Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
МОДЕРНИЗАЦИЯИ РЕМОНТНОУТБУКОВ
Скотт Мюллер
X/
Москва • Санкт-Петербург • Киев2006
ВБК 32.973.26-018.2.75
М98
УДК 681.3.07
Издательский дом “Вильямс"
Главный редактор С.Н. ТригубЗав. редакцией В.Р. ГинзбургПеревод с английского 0^4. ЛещинскогоПод редакцией А.Н. Кушнира
По общим вопросам обращайтесь в Издательский дом “Вильямс" по адресу info@williamspublishing.com, http://www.williamspublishing.com
115419, Москва, а/я 783; 03150, Киев, а/я 152
Мюллер, Скотт.
М98 Модернизация и ремонт ноутбуков. : Пер. с англ. - М. : Издательский дом “Вильямс", 2006. - 688 с.: ил. - Парад, тит. англ.
ISBN 5-8459-0897-3 (рус.)
Эта книга — результат многолетних исследований и анализа материала семинаров автора по аппаратным средствам ноутбуков и настольных ПК, операционным системам и восстановлению данных. Для многих владельцев ноутбуков единственной возможностью ремонта и модернизации их устройств остается визит в сервисный центр. Теперь, благодаря этой книге, все в ваших руках. Узнайте о том, как разобрать и собрать ноутбук, заменить и модернизировать его аппаратные компоненты, настроить соответствующее программное обеспечение. Книга станет незаменимым помощником и при покупке ноутбука, позволит узнать о новейших версиях процессоров, системных наборов микросхем, модулей памяти, жестких дисков, накопителей CD-ROM/DVD и видеоадаптеров. 01 дельное внимание уделяется решению возможных проблем, а также восстановлению учтенных данных с жесткого диска и накопителей на базе флэш-памяти.
ББК 32.973.26-018.2.75
Все названия программных продуктов являются зарегистрироваппыми торговыми марками соответствующих фирм.
Никакая часть настоящего издания пи в каких целях не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, будь то электронные или механические, включая фотокопирование и запись на магнитный носитель, если на это нет письменного разрешения издательства Que Corporation.
Authorized translation from the English language edition published by Que, Copyright © 2004.
AU rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from the Publisher.
Russian language edition is published by Williams Publishing House according to the Agreement with R&I Enterprises International, Copyright © 2006.
ISBN 5-8459-0897-3 (pyc.)ISBN 0-7897-2800-1 (англ.)ISBN 5-8459-0897-3 (pyc.)ISBN 0-7897-2800-1 (англ.)© Издательский дом “Вильтмс", 2006 ©Que Corporation. 2004
ISBN 5-8459-0897-3 (pyc.)
ISBN 0-7897-2800-1 (англ.)
ISBN 5-8459-0897-3 (pyc.)
ISBN 0-7897-2800-1 (англ.)
Оглавление
Введение17
Знакомство с ноутбуками23
Обзор ноутбуков: типы и возможности39
Обслуживание и сборка ноутбуков57
Процессоры105
Системные платы151
Оперативная память185
Блоки питания и батареи209
Шины расширения229
Накопители на жестких дисках263
Сменные носители327
Графика и звук427
Сетевой доступ495
Клавиатуры и устройства позиционирования519
Дополнительные аксессуары545
Программное обеспечение и операционные системы579
Решение проблем и диагностика607
Приложение А. Словарь терминов627
Предметный указатель680
Содержание
14Устройства PDA4615Основные компоненты4616Процессор4617Размер по диагонали и разрешениеэкрана4818Видеоадаптеры5019Устройства хранения данных51onРасширенные возможности52Внешние интерфейсы5321Устройства позиционирования5323Джойстики5424Возможности подключения к док-24станции5426Сеть55263 Обслуживание и сборка ноутбуков57Программа профилактических мероприятий58Пассивные профилактические меры58Методы активного профилактическогообслуживания62Инструменты и приборы66ОО33Подручные инструменты66Несколько слов о крепежных деталях71Измерительные приборы72Общие принципы модернизации и ремонтаноутбуков7634Разборка системы77Настройка BIOS94Доступ к программам настройки BIOS34для конкретных производителей имоделей953435Использование программы управленияпараметрами BIOS97Использование паролей98Типы паролей9836Возможен ли "взлом" паролей навключение питания, супервизора ижесткого диска?1033637Пароли Windows1044 Процессоры10537Возможности мобильных процессоров10637Технология SL106Технологии управления39энергопотреблением(SpccdStcp/PowerNowl/LongRun)108Корпуса мобильных процессоровПОКорпус на пленочном носителе11140Мобильный модуль11341Мини-картридж116Корпуса BGA и PGA11746Свойства процессора12014Устройства PDA4615Основные компоненты4616Процессор4617Размер по диагонали и разрешениеэкрана4818Видеоадаптеры5019Устройства хранения данных51onРасширенные возможности52Внешние интерфейсы5321Устройства позиционирования5323Джойстики5424Возможности подключения к док-24станции5426Сеть55263 Обслуживание и сборка ноутбуков57Программа профилактических мероприятий58Пассивные профилактические меры58Методы активного профилактическогообслуживания62Инструменты и приборы66ОО33Подручные инструменты66Несколько слов о крепежных деталях71Измерительные приборы72Общие принципы модернизации и ремонтаноутбуков7634Разборка системы77Настройка BIOS94Доступ к программам настройки BIOS34для конкретных производителей имоделей953435Использование программы управленияпараметрами BIOS97Использование паролей98Типы паролей9836Возможен ли "взлом" паролей навключение питания, супервизора ижесткого диска?1033637Пароли Windows1044 Процессоры10537Возможности мобильных процессоров10637Технология SL106Технологии управления39энергопотреблением(SpccdStcp/PowerNowl/LongRun)108Корпуса мобильных процессоровПОКорпус на пленочном носителе11140Мобильный модуль11341Мини-картридж116Корпуса BGA и PGA11746Свойства процессора120
14
Устройства PDA
46
15
Основные компоненты
46
16
Процессор
46
17
Размер по диагонали и разрешение
экрана
48
18
Видеоадаптеры
50
19
Устройства хранения данных
51
on
Расширенные возможности
52
Внешние интерфейсы
53
21
Устройства позиционирования
53
23
Джойстики
54
24
Возможности подключения к док-
24
станции
54
26
Сеть
55
26
3 Обслуживание и сборка ноутбуков
57
Программа профилактических мероприятий
58
Пассивные профилактические меры
58
Методы активного профилактического
обслуживания
62
Инструменты и приборы
66
ОО
33
Подручные инструменты
66
Несколько слов о крепежных деталях
71
Измерительные приборы
72
Общие принципы модернизации и ремонта
ноутбуков
76
34
Разборка системы
77
Настройка BIOS
94
Доступ к программам настройки BIOS
34
для конкретных производителей и
моделей
95
34
35
Использование программы управления
параметрами BIOS
97
Использование паролей
98
Типы паролей
98
36
Возможен ли "взлом" паролей на
включение питания, супервизора и
жесткого диска?
103
36
37
Пароли Windows
104
4 Процессоры
105
37
Возможности мобильных процессоров
106
37
Технология SL
106
Технологии управления
39
энергопотреблением
(SpccdStcp/PowerNowl/LongRun)
108
Корпуса мобильных процессоров
ПО
Корпус на пленочном носителе
111
40
Мобильный модуль
113
41
Мини-картридж
116
Корпуса BGA и PGA
117
46
Свойства процессора
120
14
Устройства PDA
46
15
Основные компоненты
46
16
Процессор
46
17
Размер по диагонали и разрешение
экрана
48
18
Видеоадаптеры
50
19
Устройства хранения данных
51
on
Расширенные возможности
52
Внешние интерфейсы
53
21
Устройства позиционирования
53
23
Джойстики
54
24
Возможности подключения к док-
24
станции
54
26
Сеть
55
26
3 Обслуживание и сборка ноутбуков
57
Программа профилактических мероприятий
58
Пассивные профилактические меры
58
Методы активного профилактического
обслуживания
62
Инструменты и приборы
66
ОО
33
Подручные инструменты
66
Несколько слов о крепежных деталях
71
Измерительные приборы
72
Общие принципы модернизации и ремонта
ноутбуков
76
34
Разборка системы
77
Настройка BIOS
94
Доступ к программам настройки BIOS
34
для конкретных производителей и
моделей
95
34
35
Использование программы управления
параметрами BIOS
97
Использование паролей
98
Типы паролей
98
36
Возможен ли "взлом" паролей на
включение питания, супервизора и
жесткого диска?
103
36
37
Пароли Windows
104
4 Процессоры
105
37
Возможности мобильных процессоров
106
37
Технология SL
106
Технологии управления
39
энергопотреблением
(SpccdStcp/PowerNowl/LongRun)
108
Корпуса мобильных процессоров
ПО
Корпус на пленочном носителе
111
40
Мобильный модуль
113
41
Мини-картридж
116
Корпуса BGA и PGA
117
46
Свойства процессора
120
Об авторе
О технических рецензентах
Благодарности
Введение
Ноутбуки или лэптопы?
О чем эта книга
Структура книга
Wcb-узел Скотта Мюллера
Ждем ваших отзывов!
1 Знакомство с ноутбуками
Определение портативного компьютера
Компоненты ноутбуков
Популярность ноутбуков
Поставщики ноутбуков
Изобретения и заметные достижения в мире ноутбуков
Преимущества портативных компьютеров Разнообразие сфер применения Ноутбук идеально подходит для
путешественников
Жидкокристаллические мониторы Низкое энергопотребление Встроенный блок бесперебойного питания
Тщательное тестирование
Эффективное использование рабочего пространства
Проблемы использования портативных
компьютеров
Высокая стоимость
Повышенный риск применения Небольшие экраны и клавиатуры Более низкое быстродействие системы Сложности модернизации
Решение общих проблем
Дешевле настольного компьютера
Страховка ноутбука
Защита системы
Для игр лучше выбрать дешевый настольный компьютер
Модернизация всс-таки возможна
2 Обзор ноутбуков: типы и возможности
Типы и классы ноутбуков
Лэптопы и ноутбуки
Ноутбуки
Субноутбуки: конец тенденции?
Типы ноутбуков
Планшетные системы
Наладонные системы
Режим SMM120
Супсрскалярнос выполнение121
Технология ММХ121
И11 стру кии и S S Е и SSE2122
Технологии 3DNowl, Enhanced 3DNow!
и Professional 3DNow!123
Динамическое выполнение124
Архитектура двойной независимой
шины125
Технология HyperThreading125
Мобильные процессоры компании Intel127
Процессоры 486 с технологией SL127
Процессор Mobile Pentium128
Процессоры Mobile Pentium П и Mobile
Pentium III128
Процессоры Mobile Pentium 4 и Mobile
Pentium 4-M135
Процессор Pentium M137
Г1 латформа Sonoma141
Процессоры Mobile Celeron142
Версии изменений ядра процессоров
Mobile Celeron143
Процессоры Ccleron-M145
Мобильные процессоры компании AMD145
Процессоры AMD Кб145
Процессоры Mobile Athlon и Mobile
Athlon ХР146
П;юцессор MobileDuron147
njxmeccop Mobile Athlon XP-M147
Процессор Mobile Athlon 64149
5 Системные платы151
Типы, назначение и функционирование шин 152
Шина процессора156
Шина памяти157
Типы шин ввода-вывода157
Шина PCI158
Ус корен н ы й графи чески й порт (АС Р)159
Компоненты системной платы160
Разъсмы/гаезда процессоров160
Н аборы м и к росхем систем н ой логи к и161
Наборы микросхем системной логики
для процессоров
AMD Athlon/Duron162
Архитектура North/South Bridge163
Hub-архитектура164
Высокоскоростные соединения между микросхемами North Bridge
и South Bridge166
Профил и 11 аборов м и кросхем167
Системные ресурсы176
Прерывания177
Каналы прямого доступа к памяти180
Адреса । юртов в вода- в ы по да180
Технология Plug and Play183
Аппаратное обсспечение183
Система BIOS183
О । [ерационпая система184
6 Оперативная память
185
Стандарты памяти
186
Сколько требуется памяти
187
Быстродействие ОЗУ
187
Типы памяти
190
SDRAM
190
DDRSDRAM
191
DDR2 SDRAM
191
RDRAM
192
Модули памяти
192
Модули SO-DIMM
192
Модули micro-DIMM
201
Модернизация памяти
206
7 Блоки питания и батареи209
Источники питания переменного и постоянного тока210
Батареи213
Батарея энергонезависимой памяти (СМО5)/микросхемы часов214
Основная батарея215
Типыбатарей216
Обслуживание батарей219
Управление питанием220
Усовершенствованная система управления питанием221
Усовершенствованная конфигурация и интерфейс питания222
Меню управления питанием АРМ BIOS 226
8 Шины расширения229
Ста, tдарт PC Card (PC МСIА)230
Типы шип PC Card230
Типы адаптеров PC Card232
П рограмм! 1ая поддержка PC Card234
Спецификация ExprcssCard236
Высокоскоростпыс соединения237
Зачем нужно последовательное соединение237
Универсальная последовательная шина USB238
Разъемы USB241
USB 2.0243
Стандарт USB On-The-Go244
IEEE-1394 (FireWire или i.Link)245
Сравнение IEEE-1394a и USB 1.1/2.0249
Стандартные последовательные и параллельные порты250
Последовательные порты250
Микросхема UART253
Встроенные последовательные порты253
Koi i фи ту рация послсдоватсл ьных портов 254
Тестиро ва и ие и ос ледоватсл ьных портов 254
Тестирование с замыканием петли256
Параллельные порты256
Стандарт IEEE 1284257
Конфигурация параллельных портов260
Устройства, подключаемые к параллельным портам261
Преобразователи “параллельный порт—SCSI"261
Тестирование параллельных портов261
9Накопители на жестких дисках263
Псверхностпая плоп гость за 11 иск265
Формы и размеры267
Другие проблемы, связанные с формой и размером накопителей270
Принципы работы накопителей па жестких дисках271
Дорожки и секторы273
Форматирование дисков274
Основные компоненты накопителей на жестких дисках279
Диски280
Рабочий слой диска280
Головки чтсния/записи282
Механизмы привода головок283
Воздушные фильтры285
Акклиматизация жестких дисков286
Д ви гател ь п ри вода дисков287
Платы управления288
Кабели и разъемы накопителей289
Характеристики накопителей на жестких дисках289
Емкость289
Быстродействие291
Стоимость298
Интерфейс АТА (IDE)298
Стандарты АТА299
ATA/ATAPI-4300
ATA/ATAPI-5300
ATA/ATAPI-6301
ATA/ATAPI-7302
Особенности интерфейса АТА302
Разъем ввода-вывода АТА302
Кабел ь ввода- в ы вода АТА306
Двухдисковая конфигурация
(подключение двух жестких дисков) 306
Команды интерфейса АТА309
Ограничения емкости дисков310
Режимы АТА319
Режимы DMA320
Интерфейс ATAPI (АТА Packet Interface)321
Serial АТА321
Сменные носители327
Интерфейсы для съемных накопителей329
Резервное копирование данных330
О пти ческис тех i ю логи и331
Что такое CD-ROM331
Немного истории332
Технология записи компакт-дисков333
Накопители DVD345
История DVD346
Технология DVD347
Дорожки и секторы DVD348
Обработка ошибок351
Емкость DVD (слои и стороны)353
Кодирование данных на диске356
Форматы оптических носителей356
Форматы компакт-дисков и накопителей356
Многосессионная запись357
Файловые системы CD-ROM359
Стандарты и форматы DVD366
Защита DVD от копирования368
Спецификации и типы накопителей
CD/DVD371
Параметры накопителей371
Интерфейс379
Записывающие накопители CD-ROM380
Накопители CD-R381
Накопители CD-RW383
Недогрузка буфера388
Программное обеспечение для записи
CD-R/RW389
Стандарты перезаписываемых устройств и дисков DVD389
DVD-RAM391
DVD-R392
DVD-RW393
DVD+RW394
Многоформатные перезаписываемые накопители397
Программное обеспечение и драйверь для накопителей CD/DVD397
Загрузочные компакт-диски и диски DVD - El Torito399
Буквенные обозначения накопителей на сменных носителях400
Соз дан ие аварий । юго диска403
Решение проблем с оптическими накопителями404
Ошибки при чтении компакт-диска/DVD 404
Ошибки при чтении CD-RL,
CD-RW в накопителе
CD-ROM или DVD-ROM404
Ошибки при чтении перезаписываемых DVD с помощью проигрывателя или накопителя DVD-ROM404
Ошибки при записи DVD405
Ошибки при записи носителей CD-RW и DVD-RW 1х405
Накопитель CD-ROM/DVD с интерфейсом IDE/ATAPI работал медленно405
Ошибки при чтении CD-RW с помощью накопителя CD-ROM406
Проблемы с загрузочным диском406
Обновление “прошивки” накопителей
CD-RW и DVD-RW406
Съемные магнитные накопители409
Накопители Iomega Zip410
Накопители на гибких оптических
дисках LS-12O и LS-240 SuperDisk 411
Накопи тели па гибких дисках411
История создания дисковода411
Интерфейсы накопителей па гибких
дисках412
Физические характеристики и принципы работы дисководов412
Использование диска операционной
системой412
Цилиндры414
Кластеры, или ячейки размещения
данных415
Типы дисководов415
Дисковод формата 3,5 дюйма для дисков емкостью 1,44 Мбайт415
Конструкции дискет416
Тины и параметры дискет417
Правила обращения с дискетами418
Флэш-память418
Как работает флэш-память418
Типы устройств флэш-памяти419
Перемещение устройств флэш-памяти из камеры в компьютер424
Накопитель IBM Microdrive426
Графика и звук427
Видеоподсистема428
Основные возможности экранов портативных компьютеров428
Старые ЭЛТ-дисплеи429
Жидкокристаллические экраны429
Разрешающая с i юсоб i юсть431
Тестировапие ж идкокристал л ического дисплея ноутбука441
Интерфейсы жидкокристаллических дисплеев442
Промышленный стандарт SVGA442
XGA и другие стандарты443
Цифровые разъемы для передачи
видеосигнала447
Компоненты видеосистемы451
Видеопамять454
Видеодрайвер458
Активизация внешнего видеоустройства 458
Использование нескольких мониторов 459 Графические адаптеры с поддержкой
трехмерной графики461
Графические API463
Основные функции программ
трехмерной графики463
Вывод и захват телевизионного сигнала 466
Захват в и део и TV- тю нс ры468
Диагностика проблем в работе
в идеен । одсистем ы г1 ортати много
компьютера470
Звуковое оборудование портативного компьютера475
Разъемы звуковых плат476
У прав лег i ие гром костью476
Факторы, определяющие качество звука
в портативном компьютере477
Сжатие дан ных477
Трехмерный звук и портативные компьютеры478
Драйверы звуковых плат480
Фильмы DVD на мониторе480
Звуковые файлы481
Звуковые платы: основные понятия
и термины481
Производители звуковых адаптеров для ноутбуков484
Динамики486
Микрофоны491
Неисправности звуковых адаптеров492
Сетевой доступ495
Аналоговые модемы496
Модемы V.92496
Модемы PC Card497
Программ 11 ыс модемы (" winmodem")498
Беспроводные модемы499
Типы сотовых систем501
Сетевые подключения503
Проводные локальные сети503
Беспроводные локальные сети504
Подключение к Internet в дороге507
Высокоскоростные подключения в гостиницах507
Использование беспроводных точек доступа510
Сотовые модемы512
Подключение с помощью проводного модема513
Передача дан 11 ых между дву мя системами 513 Программное обеспечение для
нейосрелст nei i 11 ого подключения514
Передача данных аппаратными средствами514
Совместное использование и
синхронизация данных с
настольным компьютером515
Обеспечение безопасности ноутбука515
Мероприятия по предотвращению краж 515
Пароли на уровне аппаратного обеспечения516
Пароли операционной системы516
Антивирусное программное обеспечение 516
Брандмауэр517
Ви рту альные части ые сети517
Шифрование517
Клавиатуры и устройства позиционирования519
Клавиатуры портативных компьютеров520
104-клавшгшая клавиатура Windows522
Устройство клавиатуры524
Конструкции клавиш524
Интерфейс клавиатуры527
Автоматическое повторение529
Номера кла ви ш и скан - коды529
Разъемы для подключения клавиатуры и мыши530
Поиск неисправностей и ремонт клавиатуры 532
Замена клавиатуры532
Устройства позиционирования533
Устройство TrackPoint II/III/IV534
Интерфейсы мыши537
Внешние устройства позиционирования538
Мышь538
Оптическая мышь539
Шаровые указатели541
Беспроводные устройства ввода данных542
Проблемы беспроводных устройств позиционирования542
Дополнительные аксессуары545
Сумки для переноски546
Нейлоновые сумки547
Кожаные сумки547
Рюкзаки547
Сумки на колесиках547
Контейнеры548
Док-станции549
Док-стан ции закрытых стш i дартов550
Док-стапциисторонних производителей 551
Снижение популярности док-станций551
Повторители портов551
Повторители портов закрытых
стандартов552
Повторители портов сторонних производителей552
Секционные модули553
Встроенные отсеки устройств553
Системы "все в одном"554
Модульные отсеки частных стандартов 554
Дополнительные источники питания558
Батареи558
Топливные элементы559
Адаптеры560
Связь561
Адаптеры цифровых телефонных линий 561
Международные телефонные адаптеры 562
Хранилища данных562
Устройства обеспечения безопасности562
Устройства, затрудняющие кражу563
Программные системы защиты564
Устройства аутентификации
пользователей565
Устройства ввода566
Портативные устройства позиционирования566
Портативные клавиатуры567
Портативные принтеры и сканеры567
Портативные принтеры567
Портативные сканеры568
Презентационное оборудование568
Аналоговые телевизионные проекторы568
Жидкокристаллические панели для кодоскопов (диапроекторов)569
Цифровые проекторы569
Плоскопанельные плазменные экраны 570
Подключение к телевизору571
Специальные интерфейсы572
USB572
Адаптеры FireWire573
Последовательные порты573
Параллельные порты573
Адаптеры SCSI573
Ввод-вывод сигналов и управление устройствами573
Другие устройства574
Навигационные устройства574
Приемники GPS574
Портативные приемники GPS575
Аксессуары для экранов портативных компьютеров575
Щитки для экранов575
Фильтры безопасности575
Подставки для портативных компьютеров 577
Настольные платформы577
Автомобильная подставка577
Где купить578
Программное обеспечение и операционные системы579
Загрузка580
Загрузка: начальный этап, не зависящий от типа установленной операционной системы580
Загрузка Windows 9х/Ме583
Загрузка Windows NT/2000585
Установка операционной системы586
Создание разделов на жестком диске586
Форматирование жесткого диска586
Настройка накопителя на жестких дисках с помощью Windows 2000/ХР587
За грузка драйвс pa С D- RO М587
Восстановление данных с портативного компьютера587
Программа Корзина Windows и удаление файлов588
Восстановление файлов, нс попавших в корзину588
Восстановление данных с разбитых на разделы и отформатированных жестких дисков590
Восстановление утраченных данных на другом дисководе591
Использование Norton Disk Editor593
Восстановление данных, удаленных из флэш-памяти602
Извлечение данных из поврежденного портативного компьютера605
Решение проблем и диагностика 607
Современные портативные компьютеры — сложность и надежность608
Сравнение компонентов портативных
и настольных компьютеров608
Заменить или переустановить?609
Решение проблем путем замены
компонентов610
Выявление неисправностей при загрузке системы611
Проблемы при выполнении процедуры
POST613
Проблемы аппаратного обеспечения после загрузки614
Проблемы программкого обеспечения614
Проблемы с адаптерами614
Диагностические програм м ы614
Самопроверка при включении (POST)615
Диагностические программы общего
назначения616
Диагностические программы операционной системы617
Способы решения наиболее распространенных проблем617
После включения системы загорается индикатор источника питания, вентиляторы начинают работу, но бал ып е н и чего не п роисходит617
При включении система подает звуковой сигнал, но на экране нет изображения617
Во время загрузки операционной системы появляется сообщение Missing operating system617
При загрузке Windows NT/2000/XP на экране появляется сообщение STOP или STOP ERROR618
При pa6oTccWindows95/98/Mc выводится сообщение об ошибке Fatal Exception619
Невозможно выключить компьютер в
Windows619
Не работает модем619
Не работает клавиатура620
Спонтанно перемещается указатель мыши621
Не работают звуковые колонки622
Искаженное изображение на экране монитора622
Система нормально работает в течение нескольких минут, затем "зависает" или начинает сбоить622
Периодически возникают проблемы с накопителями на жестких дисках622
В системе возникают периодические ошибки оперативной памяти623
В накопителе емкостью 60 Гбайт система распознает только 8,4 Гбайт623
Не функционирует накопитель CD-
ROM/DVD624
Не работает USB-порт или подключенное к нему устройство624
Система не распознает дополнительный модуль памяти624
После установки новой версии BIOS компьютер “завис" и теперь не подает никаких признаков жизни625
Приложение А. Словарь терминов627
Предметный указатель680
-
Линн, чей артистизм, способности, твердость воли и прозорливость восхищают меня уже столько лет!
Об авторе
Скотт Мюллер (Scott Mueller) — президент компании Mueller Technical Research (MTR), занимающейся исследованиями технологий персональных компьютеров (ПК) и обучением сотрудников различных компаний. Начиная с 1982 года MTR предоставляет консультационные услуги по внедрению самых современных и высокоэффективных аппаратных средств в инфраструктуру больших и средних компаний, а также проводит корпоративные технические семинары. В списке клиентов MTR значатся компании из рейтинга Fortune 500, государственные организации США и других стран, известные корпорации, занимающиеся разработкой программных и аппаратных систем, а также многочисленные энтузиасты современных технологий. Семинары Скотта Мюллера прослушали тысячи профессионалов по всему миру.
Скотт проводит по всей стране семинары, посвященные различным аспектам ПК (включая решение разнообразных проблем, поддержку, сопровождение, peMotir и модернизацию), а также сертификации А+ и восстановлению данных. Эти семинары очень познавательны и не дают слушателям скучать. Для организаций с количеством служащих более 10 человек Скотт может разработать и представить специальные семинары.
Хотя Скотт проводит курсы и семинары начиная с 1982 года, наибольшую известность он получил как автор самой долгоживущей, популярной и содержательной книги о- персональных компьютерах — Модернизация и ремонт ПК. Эта книга не только выдержала 16 переизданий, но и стала основой для целой серии новых книг.
Подробную информацию об учебных семинарах MTR можно получить по адресу:
Mueller Technical Research
21 Spring Lane
Barrington Hills, IL 60010-9009
Тел.: (847) 854-6794
Факс: (847) 854-6795
Электронный адрес: scottmueller@compuserve. com
Web-узлы:
http://www.m-tr. com;
http://www.upgradingandrepairingpes.com.
Кроме всего прочего, Скотт написал много популярных книг и статей, а также предсставил материалы к многочисленным семинарам. Безусловно, основным его достижением стала книга Модернизация и ремонт ПК, которая благодаря огромному объему продаж (более 2 млн. экземпляров) приобрела известность как самая популярная книга этого направления на рынке.
Недавно Скотт закончил работу над новым изданием — Модернизация и ремонт ноутбуков, а кроме того, подготовил тренировочный видеокурс Upgrading and Repairing PCs В настоящее время он работает над книгой Upgrading and Repairing Servers — первым изданием такого рода.
Если у вас есть вопросы по аппаратным средствам, предложения, пожелания и какие бы то ни было комментарии, отправьте их Скотту по электронной почте (scottmueller@compu- serve.com) или зайдите на Web-узел http://www.upgradingandrepairingpcs.com и щелкните на кнопке Ask Scott.
Когда Скотт не работает над книгой и не ведет семинаров, он обычно возится в 'араже со своими любимыми автомобилями. В 2001 году он модернизировал мотоцикл "Harley FLHRCJ Road King Classic” и джип "5,9L Grand Cherokee”.
О технических рецензентах
Рич Мэллой (Rich Malloy) — журналист, более 20 лет работающий в публицистике, освещая различные аспекты индустрии настольных и портативных компьютеров. Рич работал главным редактором журналов Mobile Computer Magazine и Byte Magazine. Вместе с женой Хелен он живет в городе Гринвич, штат Коннектикут.
Благодарности
Хотелось бы выразить благодарность всем, кто помогал мне работать над этой книги. Прежде всего спасибо моей жене и партнеру Линн. Несколько лет назад Линн вернулась к очному обучению, одновременно помогая мне вести бизнес. Недавно она получила диплом с отличием (поздравляю!) в области мультимедиа и Web-дизайна. Я очень горжусь женой и всем, что она сделала за последние несколько лет. Кроме того, меня воодушевляла ее целеустремленность в школьной работе.
Хочу поблагодарить Лизу Карлсон (Lisa Carlson) из компании Mueller Technical Research за помощь в исследовании различных продуктов и управление офисом. Ее превосходные организационные способности позволили справиться с необъятной информацией, поступающей в офис Mueller Technical Research и исходящей из него.
Особую признательность хочу выразить Рику Кагену (Rick Kughen) из издательства Que. Именно он взял на себя всю ответственность за материал, принятый и включенный в окончательный вариант книги. Он всегда щепетилен в мелочах и искренне заботится как о самой книге, так и о ее читателях. Его внимание выходит далеко за рамки служебных обязанностей и простирается даже на работу с покупателями. Кроме того, мыв значительной степени обязаны Рику великолепным содержанием прилагаемого компакт-диска; особенно это касается новых видеофрагментов, включенных в издание. Большое тебе спасибо, Рик, за самоотверженность и колоссальную работоспособность!
Благодарю Тодда Бракке (Todd Brakke), а также многочисленную армию редакторов, иллюстраторов, дизайнеров и технических специалистов издательства Que, приложивших все усилия для создания и выпуска книги. Это самая замечательная команда, выпускающая действительно лучшие книги на всем рынке компьютерной литературы. Я счастлив и горд тем, что работаю с великолепными профессионалами издательства Que.
Хочу также выразить признательность издателю Грэгу Виганду (Greg Wiegand), стоявшему за всеми изданиями книги Модернизация и ремонт ПК и видеозаписями, включенными в нее, а также взявшему на себя ответственность за разработку новых версий, в частности изданий, посвяшенных серверам и портативным компьютерам. Его заслугой являются также более качественные (читайте — более дорогие) файлы видеозаписей, вошедшие в книгу.
Работая с Грэгом, Риком и Тоддом, я ощутил принадлежность к команде, которая тосвя- тила себя делу создания наилучших компьютерных книг.
Кроме того, хочу от всего сердца поблагодарить Марка Сопера (Mark Soper), колоссальный опыт которого помог заполнить “белые пятна" этой книги. Выражаю признательность техническим редакторам, которые проверяли мою работу и уточняли каждую новую тему, что позволило гарантировать высокий уровень достоверности и полноценный охват матери.ма.
Огромное спасибо всем читателям, которые отправляют по электронной почте свои комментарии, — я всегда их жду. Присылаемые вами сведения помогают улучшить последующие издания моих книг, расширить охватываемый материал и добавить новую информацию. Постоянное взаимодействие с читателями позволяет представлять в книге все новейшие тенденции в мире ПК, имеющие отношение к любым аппаратным компонентам современных компьютеров.
В заключение хочу поблагодарить всех тех, кто посетил мои семинары: вы даже не представляете, сколь многому я научился у каждого из вас!
Введение
Добро пожаловать в книгу Модернизация и ремонт ноутбуков, единственное издание такого рода на рынке!
Портативные компьютеры стали самой быстроразвивающейся отраслью компьютерной индустрии, уровень их продаж постепенно начинает превышать показатели настольных систем. Согласно данным компании NPD group, в августе 2004 года продажи ноутбуков выросли на 55% по сравнению с тем же периодом 2003 года, а продажи настольных компьютеров выросли только на 14%. Кроме того, средняя цена портативного компьютера в августе 2003 года составляла 1334 доллара, тогда как настольные компьютеры в среднем стоили 725 долларов. Очевидно, пришло самое подходящее время начать бизнес в сфере ремонта и модернизации портативных компьютеров, которые не только продаются лучше, чем когда бы то ни было, но и дают возможность запрашивать соответствующую цену за предоставляемые услуги по ремонту и модернизации за счет их более высокой стоимости. Компания Gartner, Inc. утверждает, что в 2006 году поставки портативных компьютеров вырастут до 28,8% от общего объема продаваемых компьютеров. В основном этот рост связан с развитием беспроводных технологий, которые, как ожидается, к 2007 году будут поддерживать 90% портативных компьютеров.
Не основаны ли портативные компьютеры на закрытых стандартах, что означает сложности в модернизации и ремонте? Многим известно, что в настольных персональных компьютерах обычно используются стандартные компоненты, позволяющие проводить недорогую модернизацию и ремонт. Эта тема более чем подробно описана в книге Модернизация и ремонт ПК, 16-е издание которой уже появилось на рынке. Многие читатели не знают, что портативные компьютеры также развиваются в направлении от закрытых технологий к использованию все большего количества стандартных компонентов. Это означает, что в настоящее время для ремонта и модернизации ноутбуков требуется значительно меньше усилий и затрачиваемых средств. Поскольку все больше людей приобретают портативные компьютеры, трудно найти более подходящий момент, чтобы подробно рассмотреть эту тему. Вот почему появилась на свет эта книга.
В книге рассматриваются все компоненты, из которых состоит современный ноутбук, созданные на базе как открытых стандартов, так и закрытых технологий. Большинство пользователей знают, что портативные компьютеры дороже настольных. В то время как настольные компьютеры постепенно становятся товаром массового потребления, портативные остаются эксклюзивным продуктом. Ноутбуки сложнее в проектировании, а их компоненты обладают меньшим размером и большей ценой, что делает дороже модернизацию и ремонт подобных систем.
Эту книгу можно рассматривать в двух плоскостях. Что касается пользователя портативного компьютера, то он узнает, как модернизировать и отремонтировать собственный ноутбук, сэкономив тем самым значительные средства! Информация, приведенная в книге, позволит выявить источник проблемы, обнаружить неисправный компонент, заказать его замену и провести модернизацию или ремонт ноутбука. Это справедливо не только для устаревших систем, стоимость обслуживания которых может превысить стоимость всей системы в целом, но и для новых ноутбуков, которые можно модернизировать для обеспечения поддержки новых технологий, например беспроводных сетевых адаптеров, высокоскоростных интерфейсов USB или FireWire, добавления оперативной памяти, более емкого жесткого диска и даже более производительного процессора.
С точки зрения инженера или техника службы поддержки, знание методов модернизации и ремонта портативных компьютеров дает им дополнительное преимущество по сравнению со специалистами, которые боятся открывать корпус ноутбука. И это не удивительно, ведь большинство портативных компьютеров собраны с использованием более 100 винтов, зачастую совершенно разных типов! Кроме того, в корпусе ноутбуков применяется множество
хитро собранных пластиковых конструкций, которые легко ломаются при неправильной разборке. Вполне очевидно, что стоимость ремонта и обслуживания портативных компьютеров может быть более высокой по сравнению с обычными настольными ПК.
Ноутбуки ИЛИ лэптопы?
Это два распространенных термина для обозначения портативных компьютеров. Хотя во времена их появления ситуация была другой, на данный момент термины лэптоп (laptop) и ноутбук (notebook) используются повсеместно, причем второй более популярен. По сути, не существует однозначного определения того, какой компьютер является лаптопом, а какой — ноутбуком.
Изначально существовало разделение в зависимости от размера (термин ноутбук использовался для описания меньшей версии лэптопа). Но в последнее время это различие полностью исчезло. Стандартизация технологий и размера экрана, размещения клавиатуры и указательных устройств, а также общих габаритов корпуса стали причиной исчезновения четкой границы между типами компьютеров, которые раньше назывались лэптопом и ноутбуком. В большинстве современных портативных компьютеров установлены жидкокристаллические экраны ргзмером 14 дюймов (по диагонали) или больше (именно поэтому утратили актуальность такие изобретения, как складная клавиатура-бабочка, которая применялась в портативном компьютере ThinkPad 701), а также стандартные клавиатуры, указательные устройства и подставки для запястий. Тем не менее между различными моделями портативных компьютеров все еще существуют различия в весе и толщине, однако все они, начиная от самых младших и заканчивая наиболее мощными И дорогими системами, имеют примерно одинаковый размер.
Так как же теперь называть эти компьютеры — лэптопами или ноутбуками? Практически все производители облюбовали термин ноутбук, который применяется для описания разнообразных моделей, от ультратонких и почти невесомых до больших и тяжелых “конкурентов" настольного ПК.
На американском и европейском рынках портативных компьютеров термин лэптоп по- прежнему часто встречается и не спешит уступать место названию ноутбук, однако на постсоветском пространстве последнее наименование получило всеобщее признание, которое используется повсеместно — от магазинов и каталогов товаров до книг (в там числе этой) и журналов.
О чем эта книга
Главная цель настоящего издания — помочь вам научиться модернизировать, ремонтировать, обслуживать и диагностировать портативные компьютеры, а также больше узнать о них в целом или их аппаратном обеспечении в частности. В этой книге рассматривается целая гамма портативных компьютеров — от самых старых до современных мобильных рабочих станций. Если вы желаете узнать все о портативных компьютерах, будь то первый ноутбук компании Compaq или последняя новинка на рынке, эта книга даст всю необходимую информацию.
В книге описаны современное аппаратное обеспечение и дополнительные компоненты для ноутбуков, которые упрощают работу на портативном компьютере и делают ее более эффективной. На страницах данного издания можно найти подробное описание каждого мобильного процессора, начиная от 386SL и заканчивая последними моделями Pentium 4, Pentium М (Centrino) и Mobile Athlon ХР-М.
Кроме того, в книге Модернизация и ремонт ноутбуков рассматриваются и другие компоненты персонального компьютера. В обеспечении стабильности и производительности важную роль играет каждый элемент мобильной системы. Вы узнаете, почему набор микросхем системной платы может быть самой важной частью ноутбука и что произойдет при перегреве центрального процессора. Кроме того, приводится подробное описание таких технологий, как память DDR SDRAM, графические и звуковые адаптеры, шина AGP и Mini PCI, жидкокристаллические экраны, записывающие приводы DVD и CD, интерфейсы USB 2.0 и FireWire, а также высокопроизводительные внешние или сменные носители.
Структура книги
Книга разбита на главы, в которых рассматриваются различные компоненты портативных компьютеров. Несколько глав посвящены областям, не связанным непосредственно с аппаратным обеспечением ноутбуков, однако в основном для каждого компонента выделена глава или раздел, в которых содержится необходимая информация.
В первых двух главах этой книги предоставлена вводная информация. Глава 1, "Знакомство с ноутбуками", начинается с описания эволюции портативных компьютеров; в пей также рассматриваются исторические аспекты возникновения и разработки современных портативных компьютеров. В главе 2, "Обзор ноутбуков: типы и возможности", описываются различные типы портативных компьютеров из числа доступных в настоящее время на рынке.
В главе 3, "Обслуживание и сборка ноутбуков", рассматривается обслуживание ноутбуков с пошаговым описанием процесса полной разборки и сборки типичного портативного компьютера. Глава содержит множество подробных иллюстраций.
В главе 4, "Процессоры", детально обсуждается процессор Pentium М (компонент мобильной архитектуры Centrino), мобильные процессоры Pentium 4 и Pentium 4-М. мобильные Pentium III, Pentium II, Celeron и более старые версии процессоров. Кроме того, рассматривается серия высокопроизводительных мобильных процессоров от компании AMD. в частности Athlon Mobile 64 и Athlon ХР-М, а также более старые мобильные версии процессоров Athlon и Duron. Поскольку центральный процессор является одним из самых важных компонентов портативного компьютера, в настоящем издании процессорам уделяется даже больше внимания, чем в книге Модернизация и ремонт ПК. В главе описываются все уникальные формфакторы процессоров, а также приводятся различные диаграммы, иллюстрации и примеры. Предложенная информация будет незаменимой для изучения характеристик мобильных процессоров и возможностей их модернизации.
В главе 5, “Системные платы", рассматриваются системные платы и наборы микросхем, их компоненты и основные шины передачи данных. Набор микросхем позволяет увеличить потенциал одних процессоров или стать "камнем на шее" для других высокопроизводительных процессоров. Описываются все современные наборы микросхем для портативных компьютеров, включая продукты компаний Intel, AMD, Via и др., а также специальные архитектуры шин и устройств, например шина PCI, включая Mini PCI и новую высокопроизводительную шину PCI Express. Кроме того, внимание уделяется программным ресурсам и параметрам конфигурации подсистемы Plug and Play, а также методам диагностики и разрешения конфликтов аппаратного обеспечения.
В главе 6, “Оперативная память", подробно обсуждается оперативная память для ноутбуков, включая самые современные ее спецификации. После процессора и набора микросхем оперативная память является важным компонентом любого ноутбука. Эго наиболее сложная для понимания тема, так как принципы работы оперативной памяти не всегда очевидны. Главаб содержит ответы на вопросы тех читателей, которые затрудняются назвать отличия между оперативной памятью и кэш-памятью, модулями SO-DIMM и Micro-DIMM, типом памяти SDRAM и DDR SDRAM, маркировкой EDO, РС133 и РС3200.
В главе 7, "Блоки питания и батареи", рассматриваются стандарты и спецификации аккумуляторных батарей для ноутбуков, блоков питания и схем управления питанием.
В главе 8, "Шины расширения", описываются интерфейсы PC Card и CardBus, также известные как разъемы PCMCIA, Кроме того, отдельное внимание уделяется интерфейсам USB 2.0 и FireWire (IEEE 1394/i.LINK), а также устаревшим технологиям последовательных и параллельных портов. Из-за ограниченного внутреннего объема корпуса ноутбуков большое значение имеют внешние устройства, подключаемые по интерфейсам USB 2.0 или FireWire.
В главе 9, “Накопители на жестких дисках", рассматриваются жесткие диски формфактора 2,5 дюйма. Обсуждаются технологии хранения данных на жестких дисках, включая процесс получения информации при двойном щелчке па значке файла в Windows. К[юме того,
описываются различные типы и спецификации интерфейса АТА/IDE, включая Serial АТА, который должен появиться в будущих моделях ноутбуков.
В главе 10, “Сменные носители", речь идет о таких оптических носителях, как DVD и CD, устройствах для их записи/перезаписн и других технологиях оптических носителей. Кроме того, приводится подробное описание технологии DVD и различных типов записывающих носителей, встраиваемых в современные ноутбуки. Также рассматриваются устройства хранения на основе флэш-памяти (которые используются не только в ноутбуках, но и в цифровых камерах) стандартов CompactFlash (CF), SmartMedia (SM), MukiMediaCard (ММС), SecureDigital (SD), Memory Stick (MS), xD-Picture Card и устройства в виде USB-брелоков. Наконец, в этой главе описываются магнитные сменные носители, например стандартные приводы для гибких дисков, носители Super Disk (LS-120), устройства Iomega Zip, а также накопители на магнитной ленте.
В главе 11, 'Трафика и звук", рассматриваются технологии, используемые в видеоадаптерах и мониторах, разные стандарты подключения внешних мониторов, а также различные аудиоустройства, включая внешние и встроенные звуковые адаптеры/акустические системы.
Глава 12, "Сетевой доступ", посвящена аспектам сетевого взаимодействия ноутбуков, включая коммутируемый доступ с помощью модемов и некоммутируемый доступ по проводным и беспроводным сетям. Большое внимание уделяется многообещающей и популярной технологии беспроводного доступа 802.Ha/b/g (которая также известна как Wi-Fi).
В главе 13, "Клавиатуры и устройства позиционирования", рассматриваются клавиатуры, устройства позиционирования и другие устройства ввода, применяемые при работе с ноутбуком, в частности беспроводные клавиатуры и мыши.
В главе 14, “Дополнительные аксессуары", рассматриваются различные аксессуары, которые помогают сделать работу с ноутбуком более эффективной и комфортной.
В главе 15, “Программное обеспечение и операционные системы", описываются используемые в ноутбуках версии операционной системы Windows, параметры ее загрузки, методы настройки и установки.
В главе 16, "Решение проблем и диагностика", приводятся сведения по диагностике, инструментам и процедурам тестирования ноутбуков. В частности, речь идет об универсальных методах выявления проблем и инструментах, которые должны быть в арсенале каждого специалиста по ремонту ноутбуков.
Web-узел Скотта Мюллера
Не забудьте посетить Web-узел по адресу: www.upgradingandrepairingpcs.сот, на котором представлено немало полезного для ознакомления материала, наравне с полным содержимым данной книги. Содержимое Web-узла постоянно обновляется, добавляются различные новости и материалы, от видеоклипов до обновлений к уже выпущенным книгам. Представленная информация позволит быть в курсе всех последних изменений в компьютерной индустрии. Каждый месяц на Web-узле размещаются статьи о новых технологиях, появившихся уже после выхода книги в свет. Предыдущие статьи размешены в архиве и доступны для просмотра в любой момент времени.
Кроме того, на Web-узле ведется раздел с ответами на часто задаваемые читателями вопросы (FAQ). Этот раздел — бесценный источник информации, поскольку содержит ответы на сотни присланных электронных писем. Для размещения вопроса необходимо зарегистрироваться на Web-узле.
И не забывайте о множестве эксклюзивных видеоклипов, доступных на том же Web-узле!
Также обратите внимание на информацию по новым изданиям серии Модернизация и ремонт, а именно:
Модернизация и ремонт ПК, 16-е издание;
Upgrading and Repairing PCs, Video Training Course;
Upgrading and Repairing PCs, A + Certification Study Guide, Second Edition;
Upgrading and Repairing PCs, Field Guide;
Модернизация и ремонт сетей, 4-е издание.
Ждем ваших отзывов!
Вы, читатель этой книги, и есть главный ее критик и комментатор. Мы ценим ваше мнение и хотим знать, что было сделано нами правильно, что можно было сделать лучше и что еще вы хотели бы увидеть изданным нами. Нам интересно услышать и любые другие замечания, которые вам хотелось бы высказать в наш адрес.
Мы ждем ваших комментариев и надеемся на них. Вы можете прислать нам бумажное или электронное письмо либо просто посетить наш Web-сервер и оставить свои замечания там. Одним словом, любым удобным для вас способом дайте нам знать, нравится или нет вам эта книга, а также выскажите свое мнение о том, как сделать наши книги более интересными для вас.
Посылая письмо или сообщение, не забудьте указать название книги и ее авторов, а также ваш обратный адрес. Мы внимательно ознакомимся с вашим мнением и обязательно учтем его при отборе и подготовке к изданию последующих книг. Наши координаты:
E-mail:infoSwilliamapublishing. com
WWW:http://www. wil liamspublishing. com
Адреса для писем:
из России:115419, Москва, а/я 783
из Украины:03150, Киев, а/я 152
Глава 1
Знакомство с ноутбуками
Определение портативного компьютера
Портативные компьютеры, как и их настольные аналоги, существенно изменились с тех времен, когда словом портативный (portable) назывались чемоданы, обладающие размером современного настольного системного блока с ручкой для переноски. В настоящее время портативные компьютеры достойно конкурируют с настольными системами практически в любых сферах использования. Многие ноутбуки позиционируются на рынке в качестве "замены настольного компьютера", предоставляемой компаниями сотрудникам, отправляемым в командировки. Эта глава знакомит читателя с миром ноутбуков, причинами их популярности и хронологией развития.
Портативные компьютеры появились в виде систем размером с дорожный чемодан, отличающихся от настольных компьютеров только тем, что все компоненты, включая ЭЛТ- монитор, устанавливались в один и тот же корпус. В начале 80-х годов прошлого века небольшая начинающая компания из города Хьюстон, которая называлась Compaq, стала одним из первых производителей подобных компьютеров. Хотя сравнение размера, веса и внешнего вида этих компьютеров с современными ноутбуками может вызвать только улыбку, в свое время они были вершиной технического прогресса. В отличие от нынешних систем, много лет назад в портативных компьютерах использовались тс же компоненты, что и в настольных.
В настоящий момент большинство портативных компьютеров по своему размеру напоминают папку для бумаг и основаны на конструкции "двустворчатой раковины", которая стала промышленным стандартом. При этом практически каждый компонент ноутбука разрабатывается исключительно для использования в определенной модели.
Ноутбуки — это не персональные цифровые помощники (Personal Digital Assistants — PDA), например модели PalmOne, Handspring и PocketPC. Отличие ноутбуков от PDA состоит в применении операционных систем и приложений, технологий оперативной памяти, центрального процессора и дисковых накопителей, используемых в настольных компьютерах. С другой стодюны, для устройств PDA создаются операционные системы, приложения и аппаратное обеспечение, совершенно не совместимое с ноутбуками, поэтому цифровые персональные помощники в этой книге не рассматриваются. Большая часть представленного в книге материала также относится и к ноутбукам нового типа — планшетным системам Tablet PC. Подобные системы, в отличие от ноутбуков, оснащены сенсорным экраном, в них отсутствует встроенный накопитель на компакт-дисках или DVD, а также используется версия Windows, созданная специально для планшетных систем.
Существует несколько различных типов ноутбуков, что обусловлено их размером и возможностями. Путешественники выдвигают специфические требования к портативным компьютерам, а увеличение веса и стоимости ноутбуков, связанное с их дополнительными возможностями, не всегда оказывается привлекательным для пользователей, так как прежде всего их интересует портативность и лишь затем производительность ноутбуков.
Компоненты ноутбуков
Не вызывает сомнения тот факт, что ноутбуки специально проектируются таким образом, чтобы быть меньше и легче настольных компьютеров. Этому значительно способствуют инженерные усилия по дальнейшему улучшению компонентов для настольных компьютеров с упором на их миниатюризацию. Например, в настольных компьютерах чаще всего используются жесткие диски формфактора 3,5 дюйма, которые не подходят для небольших ноутбуков. Поэтому для портативных систем были созданы жесткие диски формфактора 2,5 дюйма, ставшие результатом прогресса в области технологий производства жестких дисков, достигнутого за последние несколько лет.
На дизайн ноутбуков влияют и другие компоненты: плоскопанельные жидкокристаллические мониторы, блоки питания и системы управления тепловыделением.
Плоскопанельные жидкокристаллические мониторы
Изящные линии жидкокристаллических (Liquid Crystal Display — LCD) мониторов все чаще радуют глаз при взгляде на настольный компьютер, но совсем недавно такие мониторы были доступны только в портативных компьютерах.
Плоскопанельные жидкокристаллические мониторы предоставляют собой самый заметный компонент ноутбука, влияющий на его размер и форму. В свое время единственным переносным дисплеем был небольшой ЭЛТ-монитор, который потреблял столько энергии, что для его питания требовалось отдельное подключение к сети переменного тока. Кроме того, ЭЛТ-мониторы были очень большими, что делало портативные компьютеры больше похожими на дорожный чемодан. Изобретение газоплазменной технологии сделало возможным уменьшение размера мониторов, которым, впрочем, все равно требовалось отдельное подключение к энергосети. Современная двухстворчатая форма ноутбуков появилась не раньше, чем стали доступными жидкокристаллические мониторы с большой диагональю экрана и низким э нер го г ютребл е н и ем.
В процессе уменьшения внутренних компонентов ноутбука видоизменялся и его размер в целом, пока ноутбук не стал похож на папку для бумаг. Размер первых ноутбуков был не более 8,5x11 дюймов. За последние несколько лет с появлением высококачественных жидкокристаллических мониторов с большой диагональю экрана размер некоторых ноутбуков также увеличился.
Энергопитание
Подобно автомобилю, который большую часть времени проводит в гараже, или яхте, стоящей у причала, ноутбук, несмотря на свое мобильное назначение, постоянно находится на одном месте — рядом с розеткой сети переменного тока. Безусловно, стоит убрать из ноутбука батарею и его ценность в глазах покупателя значительно снизится. Одним из основных параметров ноутбука является время работы аккумуляторной батареи, т.е. период, в течение которого ноутбук будет работать с однократно заряженной батареей.
Проблемы энергосбережения требуют разработки более эффективных технологий управления питанием и очевидно, что питание компьютера от батареи накладывает на его характеристики определенные ограничения, незнакомые разработчикам настольных ПК, Более того, появление таких дополнительных устройств, как накопители DVD и CD-RW, жидкокристаллические мониторы с большой диагональю экрана и более мощные процессоры, значительно увеличило потребляемую мощность обычного ноутбука. Вопросы энергосбережения и увеличения срока службы батареи обычно решаются описанными ниже способами.
Использование аппаратного обеспечения с низким энергопотреблением. Практически все компоненты современных ноутбуков — от центрального процессора и оперативной памяти до жестких дисков — специально проектируются для использования меньшего количества энергии по сравнению с настольными компьютерами.
Увеличение емкости батарей. Новые технологии, например литий-ионные и литийполимерные аккумуляторы, позволяют создавать более легкие батареи и источники энергии, обладающие большей емкостью и обеспечивающие большее время работы с одной зарядки.
Управление питанием. Операционные системы и утилиты, которые отключают неиспользуемые компоненты, например жесткие диски, могут значительно сократить потребление энергии и увеличить время работы батареи.
Технологии теплоотвода
Проблема рассеивания излишнего тепла является даже более актуальной для портативных компьютеров, чем время работы батареи. Множество внутренних компонентов ноутбука размещены в корпусе относительно небольшого объема, что приводит к концентрации тепловой энергии, которую необходимо рассеять тем или иным образом. В настольных компьютерах используются мощные вентиляторы, постоянно выводящие тепло за пределы корпуса.
Поскольку вентилятор ноутбука использует энергию батареи, ноутбук должен быть спроектирован с возможностью длительной работы при отключенном вентиляторе. Следовательно, требуются специальные системы по рассеиванию тепла и его выводу за пределы корпуса.
Самым значительным источником тепла является центральный процессор. В свое время процессоры Intel 486 и Pentium выделяли столько тепла, что это считалось проблемой даже для настольных компьютеров. Радиаторы и вентиляторы, установленные на процессоре, стали стандартным компонентом каждого компьютера. При создании современных процессоров Pentium 4 и Athlon используются новые технологии производства, обеспечивающие пониженное напряжение, уменьшение размера кристалла процессора, интеграцию кэшпамяти второго уровня непосредственно в ядро и как результат — меньшее потребление энергии по сравнению с процессорами прошлых поколений.
Поскольку современные ноутбуки проектируются как полноценная замена настольных компьютеров, они требуют применения самых мощных центральных процессоров. Даже наиболее новые и высокоэффективные процессоры для настольных компьютеров, например Athlon и Pentium 4, можно адаптировать для ноутбуков, несмотря на то что эти очень мощные процессоры генерируют большое количество тепла.
Для решения описанной проблемы компании Intel и AMD разработали специальные методы конструктивной упаковки мобильных процессоров, которые проектировались для минимизации тепловыделения. Кроме того, мобильные процессоры характеризуются исключительно низким напряжением ядра (в некоторых случаях применяются две схемы рабочего напряжения), а кэш-память второго уровня размешается на одном кристалле с процессором. Эти методы, кроме сокращения тепловыделения, позволяют снизить энергопотребление, тем самым увеличивая время работы батарей.
Тем не менее даже наилучшая технология управления тепловыделением не позволит полностью избавиться от генерации значительного тепла в закрытом пространстве. Большинство компонентов ноутбуков созданы не только в целях уменьшения размера и ограничения потребляемой энергии, но и для работы в условиях повышенной температуры.
Популярность ноутбуков
Офисные сотрудники часто вынуждены брать работу на дом. Торговые агенты пересекают полстраны, проводя больше времени в автомобиле, чем за рабочим столом. Инженеры - строители нуждаются в компьютерах, но чаше работают на объектах, а не в кабинете. Неудивительно, что ноутбуки приобрели особую роль в мире компьютеров. Как только потребность в персональном компьютере становится очевидной, приходит желание использовать его вне рабочего места. В 2004 году про изошло историческое событие — объемы продаж ноутбуков и настольных компьютеров сравнялись, причем с сохранением тенденции к увеличению рыночной доли первых.
Поставщики ноутбуков
Будучи популярным продуктом, ноутбуки предлагаются многими поставщиками (не путайте их с производителями). В табл. 1.1 показаны основные поставщики в США. в табл. 1.2 — в России и Украине, а также соответствующие названия торговых марок.
Таблица 1.1. Основные поставщики ноутбуков в США
Поставщик
Торговая марка
Поставщик
ТоргDian марка
Acer
TravelMate
Itronix
GoBook II, Go Book Pro
Alienware
Area-51ni
MicronPC. MPC
TransPort
Amrei
Rocky
MicroPro
Aristo, Leagora
Ashton Digital
Excelente. Maximate, Passport
NEC
Versa
Asus
L
Northgate
X-Book
Casio
Cassiopeia FIVA MPC
Panasonic
ToughBook
ChemUSA
Chem Book
Pelican
Executive, Rugged
Окончание табл. 1.1
Поставщик
Торговая марка
Поста ящик
Торговая марка
Compaq
Evo. Presario
RuggedN ctebooks.com
Talon
Cybernet
DeskBook
Sager
NP
Dell
Inspiron, Latitude
Sceptre
Sound*
Dolch
NotePAC
Sharp
Actius
Electrovaya
Scribbler
Sony
VAJO
FOSA
Нет
Toshiba
Portege, Satellite. Satellite Pro, Tecra
Fujitsu PC
Celsius. UfeBook. Stylistic
Twin head
Нет
Gateway
Solo
ViewSonic
ViewPad
HP
OmniBook, Pavilion
Win Book
J4, X4
IBM
ThinkPad
Xptore Technologies
GeneSYS
Таблица 1.2. Основные местные поставщики ноутбуков в России и Украине
Поставщик
Торговая марка
РОССИЯ
Roverbook iRU
MaxSelect
Bliss
Украина
Квазар-Микро
Версия
МКС
K-Trade
Nautilus, Voyager, Navigator, Partner. Explorer, Discovery
Intro, Novia, Stilo, Brava
Mission, TravelBook
2xxx, 4xxx, Sxxx
Senator
Marcopolo, Argo, Columb, Magellan
Neo's book
Kredo
Хотя существует множество поставщиков ноутбуков, большинство из них не производят эти устройства и осуществляют лишь сборку. По сути, до 75% всех ноутбуков производится на Тайване не очень известными компаниями, поскольку их продукция продается под именами других поставщиков. Далее представлен список основных тайваньских производителей ноутбуков: отметим, что некоторые производители продают ноутбуки под собственными именами:
Acer;Clevo;
Inventec;Sotec;
Anadem;CMC;
MiTac;Twinhead;
Arima;Compal;
Quanta;Wistro.
Все большее количество ноутбуков производится в Китае, где основным производителем являются компании Legend и Lenovo.
Изобретения и заметные достижения в мире ноутбуков
В конце 1980-х и начале 1990-х годов появилось несколько моделей ноутбуков, отличавшихся инновационным дизайном и передовыми технологиями производства. Некоторые их них оказали влияние на дизайн последующих поколений ноутбуков.
Ноутбук UltraUte компании NEC
В 1988 году компания NEC представила портативный компьютер UltraLite, совершивший прорыв в технологии создания ноутбуков. Этот компьютер имел двустворчатую форму и не был оснашен не только жестким диском, но даже дисководом на гибких дисках — данные хранились на специальном запоминающем устройстве в виде микросхемы памяти. Основным преимуществом был размер, сопоставимый с листом бумаги формата А4 и вес не более 1,8 кг.
В закрытом виде устройство было не больше компьютерных журналов, в которых приводился обзор этого чуда техники. Многие соглашались, что компьютер действительно выглядит, как бумажный блокнот (notebook), поэтому его и назвали ноутбуком. С тех пор началась эра действительно портативных компьютеров — устройств, в настоящее время занимающих основное место на рынке переносных систем.
Обратите внимание, что ноутбуки заняли свою рыночную нишу не за один день. Для достижения компьютером UkraLite упомянутых размеров инженеры компании NEC отказались от использования жесткого диска, что понравилось далеко не всем пользователям. Пока размеры портативных жестких дисков не уменьшились, ноутбуки были достаточно бо/ ьшими. Например, в 1990 году, через два года после появления ноутбука в его классическом понимании, пользователи продолжали платить 6 000 долларов за устройства, которые имели толщину 7 см и весили 7 кг. Когда полнофункциональные ноутбуки небольшого размера стали поставляться вместе с жесткими дисками и большими экранами, популярность компьютеров большего размера быстро сошла на нет.
Кроме самого факта выпуска новой категории портативного компьютера, на модель NEC UltraLite стоит обратить внимание еще по одной причине. Для удобного хранения данных NEC создала док-станцию, содержавшую множество разъемов для подключения различной периферии и внешних устройств хранения. Поскольку это было первое устройство такого рода, его название Docking Station (стыковочная станция, или док-станция) было зарегистрировано в качестве торговой марки. По прошествии многих лет большинство производителей также представили док-станции для своих ноутбуков, однако официальное название Docking Station при их описании не используется.
Ноутбук PowerBook 100 компании Apple
В то время, когда производители ПК разрабатывали портативные системы, компания Apple Computer представила две мобильные версии настольного компьютера Macintosh: большой переносной компьютер и портативную систему. Впрочем, обе системы не вызвали особого интереса. Удачной оказалась лишь третья попытка — появление в 1991 году ноутбука PowerBook 100 (рис. 1.1). Конечно, он не был совместим с ПК, но, подобно настольным компьютерам Macintosh, оказал существенное влияние на развитие персональных компьютеров в целом.
Самым значительным достижением PowerBook было решение проблемы размещения мыши — важного устройства ввода, необходимого для работы с новыми графическими операционными системами. Конструкторы Apple переместили клавиатуру вперед, тем самым освободив место для удобного расположения запястий и небольшого трекбола. Эта простая и гениальная идея теперь используется практически во всех ноутбуках.
Рис, 1.1. Ноутбук PowerBook 100 от компании Apple
В настоящее время компания Apple по-прежнему производит новые версии ноутбуков PowerBook, что делает эту торговую марку настоящим старожилом в мире портативных компьютеров. Более того, Apple продолжает внедрять в свои продукты изобретения, которые впоследствии перенимаются другими производителями. Например, именно эта компания недавно впервые внедрила в ноутбук антенну для беспроводной локальной сети.
Ноутбук ThinkPad 700 компании IBM
После PowerBook второй "по возрасту" торговой маркой является ThinkPad; это принадлежащий компании IBM планшетный компьютер, появившийся в 1992 голу и ориентированный на использование специального пера (рис. 1.2). Специалисты компании IBM использовали эту торговую марку для обозначения нового портативного компьютера малого формата, который появился через несколько месяцев после планшетного ThinkPad. Наравне с Apple, компания IBM делала несколько попыток выйти на рынок ноутбуков, но, несмотря на технологические новшества, модель Convertible PC так и не стала популярной. Ситуация кардинально изменилась с выходом системы ThinkPad 700.
Рис. 1.2. Первая модель ThinkPad 700 от компании IBM
Это изящное устройство с корпусом черного инета весило 3 кг. имело размер, допустимый для портативного компьютера и при этом содержало жесткий диск объемом 1G0 Мбайт. Ноутбук поставлялся с монохромным (модель 700) и цветным (700С) экраном, причем стоимость последнего составляла 4 350 долларов. В табл. 1.3 представлены спецификации IBM ThinkPad 700/700С.
Таблица 1.3. Характеристики ноутбуков IBM ThinkPad 700 и ThinkPad 7Q0C
Компонент
Описание
Процессор(700,700С)
Архитектура шины
Память (стандарт)
Память (максимум)
Энергонезависимая память
Видео
Накопительна гибких дисках
Жесткий диск (все формфактора 2,5 дюйма)
Звуковая подсистема
Разъемы PCMCIA
486SLC с частотой 25 МГц
Micro Channel
4 Мбайт
16 Мбайт, ICDRAM
8 Кбайт
VGA
3,5 дюйма
80/120/160 Мбайт
Да (в стандартной комплектации)
Нет
Наравне с PowerBook 100, одной из заметных особенностей ноутбука ThinkPad было раз- мешение устройства позиционирования. Компания IBM отказалась от выделения места под запястья и разработала устройство позиционирования, похожее на ластик карандаша и размещавшееся в центре клавиатуры. Устройство позволяло перемещать указатель мыши, не снимая руке клавиатуры.
Кроме ряда незначительных изменений, основные конструктивные особенности современных ноутбуков наследуют модель ThinkPad, самый популярный портативный компьютер своего времени. На рис. 1.3 показано внутреннее устройство ThinkPad с перечислением
основных компонентов.
1 -жидкокристаллический экран (700/7000)
- корпус, клавиатура (70ОС)
- батарейный блок, NiMH
- терминал для подключения батареи
- корпус, уплотнитель
- преобразователь напряжения с выключателем спящего режима (700/7000)
- адаптер управления клавиатурой (США}
- системная плата (700/7000)
- резервная батарея.литий
- плата процессора; плата модернизации процессора. 540 МГц (700,7000)
■ панели разъемов ввода-вывода
- панель батарейного отсека (700);
нижняя крышка (7000)
панели с разъемами для закрепления экрана (700): панель модели 7000
14-деерцаотсека жесткого диска
15 - жесткий диск (80/120/240 Мбайт)
16 • крышка платы 1С RAM
17 - видеоадаптер (700/700С)
18-лоток
19 ■ направляющая; дверца модемного отсека(700/7000)
20 - основная карта памяти, 4 Мбайт
21 -держатель разъема платы IC DRAM
22 - накопитель на гибких дисках
23 - клавиатура
24 - резервная батарея
25 - блок индикаторов (700/7000)
26 - элементы крышки панели (700/7000)
Рис. 1.3. Внутреннее устройство ноутбука ThinkPad 700 от компании IBM
Этот инновационный портативный компьютер помог IBM сделать ThinkPad самой узнаваемой торговой маркой на рынке. К 2003 году IBM продала более 20 млн. ноутбуков ThinkPad, который был даже выбран в качестве экспоната Музея современного искусства.
Субноутбук или другое название
Путь развития портативных компьютеров был чрезвычайно интересен. С уменьшением внутренних компонентов уменьшались и размеры компьютеров в целом. В итоге размер некоторых систем сократился до того, что они стали весить не более 1,5 кг. Это привело к появлению нового вида портативных компьютеров — субноутбуков. Маленький размер подразумевает наличие небольшого экрана и клавиатуры, несколько усложняющих работу за такими компьютерами. Несмотря на первоначальный интерес к субноутбукам, им не сопутствовал большой успех на рынке и со временем подобные системы исчезли с полок магазинов.
Возникает вопрос: стали ли портативные компьютеры слишком маленькими? Конечно же, нет. За последние три года было выпущено несколько ноутбуков весом менее 1,5 кг. Но для тога, чтобы избежать ассоциации с их неудачными предшественниками, вместо названия субноутбуки ныне используется термин сверхлегкие ноутбуки.
Наладонный компьютер 95LX компании HP
В апреле 1991 года компания HP представила один из первых и, возможно, один из самых популярных наладонных компьютеров. В частности, компьютер ЭЗЕХбыл размером со стандартную видеокассету (15,7x8,5x2,5 см) и весил 310 грамм. Экран отображал только 16 строк по 40 символов в каждой, что составляет примерно треть от обычного компьютерного дисплея. Экран не подсвечивался и при недостаточном освещении с ним было сложно работать.
По своим характеристикам 95LX был аналогом обычного IBM PC. В нем использовался процессор Intel 8088, память объемом 512 Кбайт и батареи А А. Микросхемы ПЗУ содержали приложение Lotus 1-2-3 для работы с электронными таблицами и операционную систему MS-DOS 2.2. В этом компьютере впервые использовался инфракрасный передатчик для связи с другими устройствами. Розничная цена 95LX составляла 699 долларов.
Компьютер 95LX был не единственным на рынке — конкуренцию составляли системы Poquet PC и Atari Portfolio, которые весили больше 95LX. Например, Poquet весил около 450 грамм. Компьютер 95LX был весьма популярен и в свое время даже издавался посвященный ему журнал. Однако с появлением и развитием таких операционных систем с графической оболочкой, как Windows, потребность в текстовых портативных компьютерах значительно сократилась.
Наладонный компьютер Libretto компании Toshiba
По мнению многих аналитиков, лучшим примером наладонного компьютера была система Libretto компании Toshiba, которая появилась в 1997 году. Она весила менее килограмма, а размером и формой напоминала видеокассету формата VHS. Несмотря на размеры, система Libretto была полноценным компьютером, работающим под управлением Windows и содержащим встроенный жесткий диск, жидкокристаллический дисплей размером 6,1-7,1 дюйма по диагонали и небольшую клавиатуру со встроенным устройством позиционирования. Хотя расположение устройства позиционирования (сбоку от экрана) выглядело необычно, оно было достаточно удобным при удержании компьютера одной рукой на весу, когда устройство позиционирования оказывалось как раз под большим пальцем руки.
Внешне система Libretto похожа на другие наладонные компьютеры, работающие под управлением Windows СЕ. Однако, в отлично от них, Libretto работала под управлением полноценной версии Windows 95 и была совместима с десятками тысяч приложений, созданных для этой операционной системы. Характеристики Toshiba Libretto приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.4. Спецификации трех моделей Toshiba Libretto
Модель
Libretto 50
Libretto 70
Libretto 100
Дета появления'
Январь 1997 г.
Октябрь 1997 г
Февраль 1998 г.
Номера моделей: Япония: США
РА1237СА; PA1249U-T2A
РА1260СА: PA1260U-T2A РА1254СА; PA1254U-T2A
Размеры, дюймы
в.3х4.5х1,3
8,3x4,5x1,3
8,3x5,2x1,4
Вес, кг
о.е
0.8
1,1
Процессор
Pentium, 75 МГц
Pentium MMX. 120 МГц
Pentium MMX, 166 МГц
Частота шины, МГц
50
60
66
Память, Мбайт
16/32
16/32
32/64
(стандарт ) максимум)
ПЗУ. Кбайт
256
256
512
Объем жесткого диска
810 Мбайт
1,6 Гбайт
2.1 Гбайт
Размер экрана по диэгонали, дюймы
6,1
6,1
7,1
Разрешение экрана
640x480
640x480
800x480
Память видеоадаптера, Мбайт
1
1
2
Клавиатура (США): (количество
ВО; 15 мм
80:15 мм
82; 15 мм
клавиш); ход клавиши
Разъемы PCMCIA
1 Typed
1 Type II
2Type 11 или 1 Type III, CardBus
Звуковой адаптер
Yamaha OPL3 SA2
Yamaha OPL3SA2
Yamaha 0PL3 ВАЗ
Время работы от батареи, часы
1,5-2
2-3
1,5-2
Хотя система Libretto и стала значительным достижением в стремлении к миниатюризации, на этом поприще она не снискала успеха. Причиной большинства жалоб пользователей были чересчур маленькие клавиши на клавиатуре. По ряду причин большинство наладонных компьютеров под управлением Windows 95 и Windows СЕ исчезли с рынка США через несколько лет после появления.
Тем не менее компания Toshiba продолжаег продавать эти компьютеры в Японии, включая версии для операционных систем с англоязычным интерфейсом. Одной из последних версий этого компьютера (рис. 1.4) стала модель L5, размер которой соответствует габаритам оригинальной системы Libretto, однако включает в себя современные компоненты. В частности, L5 оснащена жидкокристаллическим экраном с диагональю 10 дюймов и широкоформатным разрешением 1280x600, а также видеоадаптером ATI Mobility Radeon-M с объемом оперативной памяти 8 Мбайт.
Рис. 1.4. Система Libretto L5 от компании Toshiba
В последней версии Libretto установлен энергосберегающий процессор Transmeta Crusoe 5800, работающий на частоте 800 МГц, 256 Мбайт оперативной памяти и жесткий диск объемом 20 Гбайт. Устройство позиционирования расположено в центре клавиатуры, как и на других ноутбуках Toshiba.
Компьютер оснащен японо-язычной клавиатурой и целым рядом разъемов, включая два порта USB, порт RJ-45 для подключения к локальной сети, разъем VGA и Type Li PCMCIA PC Card. Цена Toshiba Libretto L5 составляет 1 650 долларов.
Преимущества портативных компьютеров
Читатели згой книги уже знают, что с использованием портативных компьютеров связаны определенные преимущества. Далее описаны наиболее очевидные из них.
Разнообразие сфер применения
Ноутбуки более универсальны, чем настольные ПК. За некоторым исключением, ноутбуки позволяют решать все задачи, доступные настольным компьютерам, а также те из них, с которыми просто невозможно справиться с помощью обычного настольного ПК.
Основное преимущество ноутбука состоит в том, что его обладатель более не привязан к рабочему столу и может свободно перемещаться куда угодно, т.е. в любое место, где человек может находиться без защитного снаряжения. Более того, такие компании, как Panasonic, выпускают специально защищенные модели для работы в экстремальных условиях.
Некоторые компоненты ноутбуков вообще не имеют смысла для настольных систем Например, все большее количество ноутбуков оснащаются антеннами приемников GPS и программным обеспечением для работы с соответствующими платами GPS. Ничто не мешает сделать аналогичный шаг и для настольных ПК, но с какой целью?
Ноутбук идеально подходит для путешественников
В наши дни человек уже не привязан к единственному рабочему месту — путешествия стали неотъемлемой частью множества профессий. При этом неважно, придется ли пересекать полстраны или просто доехать в другой район города. Ноутбук — идеальный выбор не только для путешественников, но и для тех служащих, которые берут работу на дом или часто ездят в командировки.
Вместо приобретения настольного ПК для каждого рабочего места достаточно одного ноутбука, который можно переносить с одного места на другое. Если батарея заряжена, ноутбук можно использовать, даже находясь в дороге.
Жидкокристаллические мониторы
Времена мониторов для портативных компьютеров, которые обладали низким контрастом и становились причиной нарушений зрения, давно прошли. Теперь ноутбуки оснащаются экранами, качество которых иногда превосходит качество мониторов для настольных ПК. Доказательством может служить количество пользователей, готовых доплатить значительную сумму за использование вместе с настольными компьютерами жидкокристаллических мониторов, применимых в ноутбуках.
Жидкокристаллические экраны ноутбуков обладают тремя основными преимуществами. Во-первых, они плоские. В отличие от большинства ЭЛТ-мониторов, жидкокристаллический экран не является выпуклым. Экраны ноутбуков действительно плоские, как лист бумаги. Во многих современных ЭЛТ-мониторах это свойство "имитируется’’ с определенной долей достоверности. Но даже в таких мониторах центр экрана немного изгибается в сторону пользователя.
Вторым преимуществом является размер. Точнее, здесь сокрыто два преимущества. Первое — честность. Электронно-лучевые мониторы с размером диагонали, равным 15 дюймов, имеют диагональ видимого пространства, соответствующую примерно 14 дюймам. Производители ЭЛТ-мониторов измеряют диагональ не видимого пространства, а всей передней поверхности кинескопа. С другой стороны, жидкокристаллический экран диагональю 15 дюймов имеет видимое пространство, равное именно 15 дюймам.
Кроме размера видимого пространства, отметим общий размер монитора, в чем у жидкокристаллических экранов есть огромное преимущество. Глубина ЭЛТ-мониторов зачастую равна их высоте, в результате чего такие мониторы занимают значительную площадь рабочего стола. С другой стороны, жидкокристаллические мониторы имеют глубину менее 5 см, а экраны ноутбуков — около 1см.
Третье преимущество — четкость изображения. Если посмотреть экран ЭЛТ-монитора под большим увеличением, то можно заметить, что каждый пиксель имеет нечеткие границы и слегка размыт. Иногда пиксели подвержены микроскопической вибрации. Пиксели жидкокристаллических экранов обладают совершенно четкими границами и нс вибрируют.
Низкое энергопотребление
В наше время, когда широко распространены различные энергосберегающие технологии, ноутбуки обладают значительным преимуществом по сравнению с настольными компьютерами. Даже настольные компьютеры, совместимые со стандартом Energy Star, потребляют немало электроэнергии. Пользователи, оставляющие компьютеры работать сутки напролет, знают не понаслышке о больших счетах за электроэнергию. Ноутбукам не требуется соответствовать стандарту Energy Star, ведь они и так потребляют относительно немного энергии.
Встроенный блок бесперебойного питания
Перебои в энергоснабжении приносят множество неприятностей пользователям компьютеров. Когда компьютер внезапно отключается от электрической сети, все содержимое оперативной памяти исчезает. Если при этом выполнялась запись данных на жесткий диск, процесс записи может оказаться лишь частично завершенным, что способно привести к повреждению файлов или даже всего диска, который окажется недоступным. Во избежание подобных
ситуаций многие пользователи приобретают блоки бесперебойного питания (UPS). Эти устройства оснащены аккумуляторными батареями и позволяют в течение некоторого времени сохранить работу системы при ее отключении от электросети. Этого времени достаточно для нормального завершения работы с операционной системой. Блок бесперебойного питания может стоить несколько сотен, а то и тысяч долларов.
Ноутбуки изначально снабжены хорошим блоком бесперебойного питания, в роли которого выступает батарея, позволяющая работать не 5 мин, а несколько часов. Таким образом, ноутбук становится идеальным выбором при работе в условиях нестабильного энергоснабжения.
Тщательное тестирование
Внутренние компоненты ноутбуков размещены в небольшом по объему корпусе. Все компоненты собираются проиэводителем и обязательно проверяются до продажи. Однако мелкие поставщики настольных ПК зачастую собирают готовые системы и выставляют их на продажу после минимального тестирования, в результате чего рано или поздно приходится сталкиваться с различными проблемами.
Эффективное использование рабочего пространства
Даже самые большие ноутбуки легко помещаются в ящике стола. Некоторые особо гонкие и легкие системы настолько малы, что их можно разместить в папке для бумаг. Ноутбук — отличный инструмент для небольшого рабочего стола, что особенно важно для современных офисов и домашних пользователей.
Проблемы использования портативных компьютеров
При создании ноутбука производителю приходится идти на множество компромиссов. Отдавая предпочтение одним компонентам, неизбежно приходится жертвовать другими. Например, установка большего экрана приведет к снижению портативности. Увеличенная яркость экрана станет причиной сокращения срока работы от батареи. Большой жесткий диск оставляет меньше места для остальных устройств.
Таким образом, ноутбуки не являются идеальными системами — наравне с преимуществами, у них есть и недостатки.
Высокая стоимость
Как говорится, бесплатный сыр бывает только в мышеловке. Привлекательные возможности ноутбуков имеют свою цену, причем в буквальном смысле (табл. 1.5). Если сравнивать портативные и настольные компьютеры с одинаковыми возможностями, вторая система окажется значительно дешевле. Даже если уравнять шансы, подключив к настольному компьютеру жидкокристаллический монитор, настольный компьютер все равно будет более дешевым. Таким образом, за цену одного ноутбука вполне можно приобрести две настольные системы с одинаковыми возможностями.
Таблица 1.5. Сравнение двух моделей настольного и портативного компьютеров
Компоненты
Настольный компьютер
Портативный компьютер
Система
Процессор
Оперативная память, Мбайт
Жесткий диск, Гбайт
Диагональ жидкокристаллического экрана, дюймов
Видеоадаптер, объем ОЗУ
Оптический накопитель
Приблизительная стоимость, долларов США
Разница в цене
НР
Intel Pentium 4 НТ с частотой 3,2 ГГц; шина 533 МГц 512 120 15
GeForce 6200, 128 Мбайт Combo 48х DVD/CD-RW 900
Fujitsu Siemens Amilo D7850
Intel Mobile Pentium 4 с частотой
3,2 ГГц; шина 533 МГц
512
60
15
ATI Mobility Radeon 9200, 64 Мбайт 24x Combo DVD/CD-RW
1 700
Ha 52% дороже
Обратите внимание: в ноутбуке используется мобильный вариант процессора Pentium 4, который потребляет меньше электроэнергии, чем его настольный вариант. Кроме того, жесткий диск ноутбука имеет объем, составляющий треть от объема жесткого диска настольного ПК, а оптический привод в два раза медленнее настольного аналога. Таким образом, меньшая производительность обходится дороже, о чем не стоит забывать при покупке ноутбука.
Повышенный риск применения
Сложно представить, что кто-то мог бы забыть настольный компьютер, например, в поезде. Однако именно с такой прискорбной ситуацией приходится сталкиваться пользователям ноутбуков. Настольные компьютеры редко падают со столов, но слишком часто проходящий мимо рабочего стола человек задевает неаккуратно проложенный телефонный кабель, и “бедный” ноутбук летит в другой конец комнаты. Ноутбуки оставляют даже на крыше автомобилей, водители которых, ничего не замечая, продолжают спокойно ехать по улице. А повреждения от пролитой жидкости? Попадание содержимого чашки кофе на клавиатуру настольного компьютера означает, что придется заменить устройство стоимостью 50 долларов. Если же это произойдет с (гоутбуком, затраты окажутся гораздо большими.
Кроме повреждения ноутбуков, стоит рассмотреть неизбежную тенденцию к их исчезновению. Кража настольных компьютеров также является проблемой, но она бледнеет перед статистикой краж ноутбуков. Поскольку портативные компьютеры легкие и дорогие, они часто становятся мишенью злоумышленников. Кроме того, денежная стоимость аппаратного обеспечения ноутбука намного ниже, чем информация, содержащейся !ia его жестком диске. Ноутбуки похищаются как обычными ворами, так и промышленными шпионами. Недавний скандал в ФБР, связанный с пропажей почти 500 ноутбуков за три месяца, ясно иллюстрирует актуальность этой проблемы
Небольшие экраны и клавиатуры
По сравнению с моделями, выпущенными несколько лет назад, современные ноутбуки имеют большие экраны и удобные клавиатуры. Однако по сравнению с настольными компьютерами ситуация оказывается нс столь радужной. Хотя выпускаются ноутбуки с экранами размером 16 и даже 17 дюймов по диагонали, стандартом стали настольные компьютеры с мониторами диагональю 19 и 21 дюйм. В то же время ноутбуки оснащены клавиатурами с ходом клавиш в 19 мм, как и настольные клавиатуры, но при этом клавиатуры настольных ПК имеют достаточно пространства для предоставления таких дополнительных возможностей, как цифровая клавиатура и блок клавиш управления курсором в форме перевернутой буквы “Т".
Более низкое быстродействие системы
Все сложнее проводить сравнение производительности ноутбуков и настольных систем. Несколько лет назад производительность можно было оценить по рабочей частоте центрального процессора, объему/типу оперативной памяти и объему кэш-памятп процессора. Теперь, кроме этих параметров, необходимо учитывать производительность видеоадаптера и объем его памяти. Поскольку современные задачи требуют частого обновления экрана, быстродействие графической подсистемы имеет особое значение, особенно при просмотре DVD-фильмов или в играх.
Хотя за последние голы вычислительная мощность ноутбуков существенно выросла, по-прежнему существует определенный разрыв между типичными настольным и портативным компьютерами. Производителю требуется время для проектирования энергосберегающей версии высокопроизводительного процессора, используемого в настольных компьютерах. Например, мобильная версия центрального процессора с частотой 2.4 ГГц, обладающая низким энергопотреблением, появляется через 6-12 месяцев после “пожирателя" энергии для настольных компьютеров.
Для того чтобы избежать этой задержки, некоторые производители ноутбуков жертвуют временем автономной работы от аккумуляторных батарей ради достижения максимальной производительности ноутбука. При этом в ноутбуке устанавливается одна из моделей процессоров для настольных ПК Но даже в этом случае более низкое быстродействие других компонентов системы уменьшало эффективность ноутбука по сравнению с настольным компьютером аналогичной конфигурации.
Подытожим сказанное: если требуется максимальная производительность в ОТ1]«деленных приложениях или "игровой монстр" для участия в сетевых турнирах, настольный компьютер продолжает оставаться наилучшим выбором.
Сложности модернизации
Все, кто хоть однажды заглядывал внутрь корпуса ноутбука, всегда удивляютс^, хак производитель смог уместить такое количество компонентов в столь малом пространстве. Действительно, миниатюризация ноутбука значительно усложняет процедуру его модернизации.
Решение общих проблем
Хотя ноутбуки не являются идеальными системами, они обладают целым рядом преимуществ, а связанные с ними проблемы могут быть легко преодолены. В табл. 1.6 перечислены распространенные проблемы и их решения, которые рассматриваются в следующих разделах.
Таблица 1.6. Распространенные проблемы ноутбуков и возможные варианты их решения
Проблема
Возможное решение
Более высокая цена по сравнению с настольным компьютером аналогичной конфигурации
Учитывая рабочее время, проводимое за ноутбуком в конечном итоге он может оказаться дешевле (по статистике пользователи работают на 25% больше времени с ноутбуками, чем с настольными системами; и это неудивительно, учитывая, что ноутбук всегда под рукой)
Повышенный риск нанесения повреждений, утери или кражи
Страховка ноутбука, расширенная гарантия, частое резервное копирование данных и шифрование жесткого диска
Более низкая производительность по сравнению с настольными компьютерами
Приобретение настольного компьютера в качестве вспомогательной системы для решения определенных задач
Сложности с ремонтом и модернизацией
Универсальное решение отсутствует. Придется довольствоваться минимальной модернизацией или заменить портативный компьютер полностью
Дешевле настольного компьютера
Сравнение ценников в магазине демонстрирует, что настольные компьютеры дешевле портативных. Более подробное исследование стоимости и эффективности подсказывает обратное: так как ноутбук используется чаще настольного ПК, он может оказаться дешевле в пересчете на проведенные за ним рабочие часы.
Страховка ноутбука
Физические повреждения ноутбука можно предотвратить, следуя двум простым правилам, основанным на здравом смысле. Во-первых, всегда перевозите ноутбук в специально предназначенной для этого сумке. Во-вторых, никогда не оставляйте подключенные к портативному компьютеру кабели в местах, где кто-то может за них зацепиться.
Но даже самый внимательный пользователь время от времени подвергает ноутбук воздействиям окружающей среды, на которые система не рассчитана. Компьютер может упасть, его можно утопить, уронить на него что-то тяжелое, наступить или придумать что-то более изощренное. Единственным способом исправить такое положение будет страховка или расширенная гарантия.
Защита системы
Рекомендуется как можно чаше создавать резервные копии данных как настольных, так и портативных компьютеров. Так как ноутбук часто используется вне дома или офиса, резервирование данных становится еще более важной задачей. К сожалению, поскольку ноутбук чаще всего не подключен к локальной сети и большим хранилищам данных, резервирование информации выполняется достаточно редко. Несмотря на это, пользователи ноутбуков должны привыкнуть к регулярному созданию резервных копий.
Увеличение популярности накопителей CD-RW в ноутбуках упрощает эту задачу. Приобретите дешевый диск CD-R/RW и скопируйте иа него каталог Му Documents с жесткого диска ноутбука. Возьмите за правило резервировать папку каждый раз, когда антивирусное программное обеспечение требует обновления вирусной базы.
Ноутбуки, содержащие важную информацию, нуждаются в дополнительной защите. Операционные системы Windows 2000 Professional и Windows ХР Professional предоставляют определенный механизм шифрования, с которым нужно использовать достаточно сложный для угадывания методом перебора символов пароль. Впрочем, не стоит переоценивать систему защиты Windows; если информация на жестком диске ноутбука имеет архиважиое значение, воспользуйтесь программами шифрования папок или целых разделов жесткого диска от сторонних разработчиков, например Private Disk от компании Dekart или DriveCrypt от Securstar. Однако учтите: если вы потеряете или забудете пароль, назначенный при настройке этих программ, об информации придется забыть, поскольку обеспечиваемая защита практически не поддается взлому.
Для игр лучше выбрать дешевый настольный компьютер
Несколько лет назад покупатели ноутбуков для больших корпораций специально указывали, что я состав систем нельзя включать высококачественные звуковые адаптеры, накопители DVD и ЗВ-ускорители. Очевидно, что корпорации не желали тратить деньги на обеспечение игрового досуга персонала во время рабочего дня. Сотрудники, в свою очередь, отмечали, что даже самым усердным из них иногда необходимо расслабиться. Когда многие служащие стали приобретать собственные ноутбуки, производители стали оснащать системы необходимыми функциями для всевозможных развлечений, сохраняя при этом небольшой размер корпуса и время работы от батареи. Тем не менее пока что ноутбук не позволяет с комфортом играть в Doom III, что возможно благодаря мощному настольному компьютеру. Поэтому для игр лучше приобрести настольную систему или ипювую приставку наподобие Playstation 2.
Модернизация все-таки возможна
Небольшой размер ноутбуков стал причиной возникновения различных сложностей при их ремонте и модернизации. Компоненты ноутбука иногда настолько малы, что для доступа к ним требуются специальные уменьшенные инструменты. Отсутствие подробных инструкций и опыта может привести к порче ноутбука. Тем ие менее возможность модернизации все же существует — этому и посвящена настоящая книга.
Глава 2
Обзор ноутбуков: типы и возможности
Типы и классы ноутбуков
Как уже отмечалось в предыдущей главе, за последние несколько лет появилось несколько типов ноутбуков, которые различаются <}юрмой и/или размером. Рассмотрим их более подробно.
Развитие ноутбуков за последние 20 лет демонстрирует постоянную тенденцию производителей к миниатюризации. Несмотря на то что внешний вид ноутбуков с 1985 года изменился незначительно, появилось несколько моделей портативных компьютеров, средн которых каждая новая модель меньше предыдущей. В результате некоторые компьютеры с возможностями настольного ПК представлены в корпусе, который помещается на ладони или имеет размер блокнота.
На рынке в свое время присутствовало семь категорий портативных компьютеров, сегодня же остались только три:
лэптопы/ноутбуки;
планшетн ые систем ы;
наладонные системы/PDA.
При появлении систем нового типа, имеющих меньший размер, старые типы исчезают. Однако категория лэптопов/ноутбуков не была вытеснена меньшими моделями и приобрела всеобщее признание. Производительность ноутбуков увеличилась настолько, что многие пользователи предпочитают их настольным ПК. В середине 2003 года доход от продало! ноутбуков в США даже превысил аналогичные показатели для настольных ПК. а в 2004 году ноутбуков было продано больше, чем настольных ПК.
Обратите внимание на то, что граница между планшетными и портативными компьютерами становится все более размытой. Возможности некоторых систем позволяют отнести их к обеим категориям. В частности, планшетный компьютер с дополнительной клавиатурой можно воспринимать как ноутбук, а ноутбук с отключающейся клавиатурой можно рассматривать в качестве планшетного компьютера.
Лэптопы и ноутбуки
С технической точки зрения лэптопы были вытеснены ноутбуками — более легкими и небольшими компьютерами. Не так-то просто четко обозначить, чем лэптопы отличаются от ноутбуков. В целом ноутбуки похожи на старые лэптопы и в основном отличаются размером и весом. Именно поэтому в США продолжают называть ноутбуки лэптопами. Кроме того, более тяжелые ноутбуки весом около 3,5-4,5 кг традиционно называют лэптопами.
Интересно отметить, что название лэптоп порой может ввести в заблуждение. Быстродействующие центральные процессоры некоторых высокопроизводительных лэптопов генерируют значительное количество тепла. Часто для рассеивания этого тепла используется нижняя панель портативного компьютера, причем некоторые ее области нагреваются до 50’ и более. Таким образом, несмотря на название (ведь laptop буквально переводится, как "наколенный"), эти компьютеры нежелательно держать на коленях.
Ноутбуки
В главе 1 уже упоминалось, что в 1988 году компания NEC представила качественно новый компьютер, который назывался UltraLite. Основным его достоинством был небольшой размер, который составлял 21x27 см. В закрытом положении этот компьютер по размеру и внешнему виду напоминал бумажный блокнот или журнал, что дало название целой категории компьютеров, занимающих основную долю рынка портативных систем.
Несмотря на то что первый ноутбук даже не имел жесткого диска, современные ноутбуки прекрасно оснащены и обеспечивают производительность, сопоставимую с показателями настольных компьютеров. Очень часто ноутбуки выдаются на руки в качестве единственного рабочего инструмента, даже если служащий перемещается только из дома на работу и обратно. В современных ноутбуках используются жидкокристаллические экраны с размером
по диагонали 15-17 дюймов на основе активной матрицы, оперативная память объемом 128-512 Мбайт и жесткие диски объемом до 120 Гбайт. Практически в каждый ноутбук встроены накопители DVD или CD-RW, стереодинамики и набор разъемов для подключения внешнего дисплея/жесткого диска/шестиканальной аудиосистемы. Многие модели в стандартной комплектации содержат комбинированные накопители DVD/CD-RW и беспроводные сетевые адаптеры Wi-Fi.
Субноутбуки: конец тенденции?
Следить за развитием портативных компьютеров крайне интересно. С уменьшением внутренних компонентов уменьшались и размеры самого компьютера. В итоге вес некоторых портативных систем сократился до 1,5 кг и менее, что привело к появлению нового вида портативных компьютеров — субноутбуков. Однако маленький размер подразумевает наличие небольшого экрана и клавиатуры, что усложняет работу с таким компьютером. Несмотря на первоначальный интерес к субноутбукам, они не получили широкого распространения, поэтому со временем данная категория портативных систем исчезла с рынка. Как это ни печально, но следует признать, что стремление создать самый миниатюрный портативный компьютер завело слишком далеко.
Несмотря на недостатки, идея сверхлегкого и небольшого устройства была слишком хороша, чтобы дать ей так просто умереть. Технологический прогресс сделал возможным создание одновременно легкого и производительного ноутбука. Но вместо использования старого названия субноутбук системы такого типа получили название сверхлегких ноутбуков.
Типы ноутбуков
С увеличением популярности ноутбуков началось сегментирование этого рынка, где основным критерием была цена устройства. Большинство производителей предложили три серии ноутбуков: дорогие, средние и дешевые.
Еще один метод сегментирования рынка основан на размере и весе ноутбуков. В большинстве случаев самый маленький и легкий портативный компьютер одновременно является и самым дорогим, так как при его производстве используются наиболее современные компоненты. Тем не менее пользователи часто предпочитают более тяжелые системы.
Несколько лет назад начался процесс реверсного развития портативных систем. В то время как одни ноутбуки продолжали уменьшаться, другие двинулись в обратном направлении. Жидкокристаллические экраны выросли в размере от 12,1 дюйма до 14/15 дюймов по диагонали и даже более, поэтому ноутбуки определенного типа должны были вырасти в размерах для использования экранов с такой большой диагональю. Несмотря на увеличение корпуса ноутбуков, их толщина продолжает оставаться относительно небольшой — 4 см и меньше. Большинство пользователей считают, что большой по площади и тонкий ноутбук намного проще уместить в портфеле, чем маленький, но толстый.
На данный момент рынок ноутбуков разделен на пять классов: аналоги настольных компьютеров, средние, дешевые, тонкие/легкие и сверхлегкие ноутбуки. Небольшая группа компаний специализируется на производстве еще одного класса портативных компьютеров: защищенных. В табл. 2.1 приведено сравнение по размеру, весу и стоимости различных типов ноутбуков.
Таблица 2,1, Физические характеристики и диапазоны цен на различные классы ноутбуков
Тип ноутбука
Вес, фунтов
Толщина, дюймов
Диапазон цен, долларов США
Аналог настольных компьютеров
6,0-8,0
1,5-2,0
2000-4000
Средний
6,0-8,0
1,6-2,0
1200-2000
Дешевый
6,0-8,0
1.5-2.0
800-1500
Тонкий и легкий
4.5-5,5
1.0-1.5
1500-3000
Сверхлегкий
3,0-4,0
0.8-1,2
1500-3000
Указанные в табл. 2,1 типы ноутбуков более подробно рассматриваются в следующих разделах. Обратите внимание: приведенная классификация не является промышленным стандартом, поскольку маркетинговые подразделения компаний-производителей часто изобретают собственные термины для определения различных систем.
Аналог настольных компьютеров
Это "тяжелая кавалерия" среди ноутбуков. Компьютеры такого класса весом и размером обычно напоминают оригинальные лэптопы. Они весят от 3 до 4,5 кг и оснащаются экранами с диагональю 15-17 дюймов.
Как следует из названия, ноутбуки этого типа предназначены для замены настольных компьютеров, обеспечивая соответствующие возможности и производительность, В результате пользователю нет необходимости приобретать настольный компьютер вместе с ноутбуком — функций последнего ему хватает в полной мере, а значит, есть возможность неплохо сэкономить.
Аналоги настольных компьютеров обычно оснащены тремя накопителями: большим жестким диском, приводом для оптических дисков (как правило. DVD или комбинированным приводом DVD/CD-RW) и дисководом на гибких дисках. Обратите внимание, что большинство производителей больше не встраивают дисководы на гибких дисках в поставляемые ноутбуки. Вместо этого предлагается приобрести дисковод отдельно, в качестве дополнительного аксессуара за 40-50 долларов. Накопители, в которых раскручивается носитель с данными, называются шпинделями, поэтому большинство ноутбуков, предназначенных для замены настольных компьютеров, называются трехшниндельными системами.
Портативные компьютеры, предназначенные для замены настольных систем, обычно содержат самые современные компоненты, или же таковые предлагаются в качестве дополнительных аксессуаре®. Речь идет о производительных мобильных процессорах, оперативной памяти и жестких дисках большого объема, эффективных графических адаптерах. В табл. 2.2 демонстрируется соотношение компонентов ноутбуков этого класса с компонентами ноутбуков других классов.
Таблица 2.2. Стандартные процессор, максимальный объем оперативной памяти и жесткого диска, устанавливаемые на ноутбуках разного типа
Тип ноутбука
Типичный процессоре ГГц
Максимальный объем оперативной памяти, Гбайт
Максимальный объем жесткого диска,Гбайт
Аналог настольных
Pentium 4, 3,2
2
120
компьютеров
Pentium М, 2,0
Средние
Pentium М, 1,7
1
80
Дешевые
Celeron, 2,5
1
40
Тонкие и легкие
Pentium М, 1,6
2
60
Сверхлегкие
Pentium Ш-М. 1
1
40
Многие ноутбуки, предназначенные для замены настольных компьютеров, позиционируются на рынке в качестве систем для проведения выездных презентаций. Однако из-за большого веса этими компьютерами пользуются только агенты по продажам или служащие, которые, находясь в командировке, нуждаются во всех возможностях, предоставляемых этим классом ноутбуков.
Ноутбуки можно оснастить доковой станцией (или менее дорогим репликатором портов), работающей в качестве "домашней базы" пользователя, поддерживая подключение к сети, полноразмерному монитору и клавиатуре. Для тех, кто часто путешествует, такая организация труда гораздо предпочтительнее использования отдельно настольного и портативного компьютеров, между которыми приходится выполнять синхронизацию данных.
Увы, ничего не достается бесплатно. Ноутбуки, предназначенные для замены настольных компьютеров, имеют самую высокую цену — в диапазоне 2000-4000 долларов. Стоимость настольного компьютера с эквивалентными возможностями составит примерно половину этой суммы или даже меньше, если, конечно, не учитывать стоимость жидкокристаллического монитора с большой диагональю экрана.
Ноутбуки среднего класса
Большинство покупателей ноутбуков заинтересованы в наилучшей комбинации цены и производительности. Как и в случае тонких/легких ноутбуков, компоненты ноутбуков среднего класса не обязательно должны быть самыми современными, производительными и легкими. Их основное преимущество — цена. Этот класс: ноутбуков демонстрирует достойную производительность, однако некоторые компоненты из базового набора исключены.
Для снижения стоимости средние ноутбуки оснащаются жидкокристаллическими экранами с диагональю 14-15 дюймов, дисковод на гибких дисках обычно отсутствует (его можно приобрести в качестве дополнительного аксессуара).
Средние ноутбуки по размеру и весу находятся между тонкими/легкими системами и ноутбуками — аналогами настольных ПК. Поскольку средние ноутбуки — двух шпиндельные, они обладают значительно меньшим размером, чем ноутбуки, предназначенные для замены настольных компьютеров.
Дешевые ноутбуки
Дешевые ноутбуки обеспечивают минимальную производительность. Такие системы специально проектируются для продаж по низким ценам. Некоторые дешевые модели представляют собой, по сути, ноутбук среднего класса с максимально доступными по цене комплектующими. Дешевые системы могут на два поколения отставать от дорогих ноутбуков по своим характеристикам. Например, часто дешевые системы создаются на базе процессоров Intel Celeron или процессоров компании AMD (хотя существует мнение, что производительность мобильных процессоров AMD сопоставима с. лучшими мобильными процессорами Intel). Кроме того, дешевые ноутбуки оснащаются жесткими дисками объемом 20-40 Гбайт.
Несмотря на разницу в цене, различие в функциональности и производительности процессоров средних и дешевых систем не так заметно. Хотя более дешевые процессоры могут иметь вдвое меньшую частоту по сравнению с современными процессорами, различие в производительности часто оказывается менее очевидным. Несмотря на название “дешевые". ноутбуки этого класса весьма популярны и пользуются хорошим спросом.
Тонкие и легкие ноутбуки
Многим пользователям не нужен аналог настольного компьютера. Более того, они не собираются носить с собой устройство весом около 4 кг. Именно для таких пользователей создаются легкие и тонкие ноутбуки, призванные обеспечить баланс между портативностью и функциональностью.
Как следует из названия, эта категория ноутбуков характеризуется небольшой толщиной (обычно до 2,5 см) и весом до 2 кг.
Несмотря на малый вес, легкие ноутбуки предоставляют высокую производительность и разнообразные функции. Процессор легких ноутбуков обычно на одно поколение отстает от наиболее современных моделей, что почти не сказывается на его мощности. Объем оперативной памяти и жесткого диска также несколько уменьшены, но вполне достаточны для решения любых задач. Кроме того, для обеспечения толщины в 2,5 см в легкие ноутбуки встроены тонкие оптические накопители, поэтому комбинированные оптические накопители иногда просто не помещаются в таком тонком корпусе.
Конечно, за миниатюрность приходится доплачивать. Хотя тонкие и легкие портативные компьютеры обычно содержат не самые современные и быстродействующие компоненты, следует рассчитывать на их стоимость в диапазоне 1500-3000 долларов, что лишь немного меньше стоимости ноутбуков, предназначенных для замены настольных компьютеров.
Сверхлегкие ноутбуки
Хорошая идея будет оставаться популярной, несмотря на любые обстоятельства. Легкие портативные компьютеры, которые назывались субноутбуками, не имели особенного успеха у потребителей, и к концу 1990-х годов производители отказались от этого сегмента рынка.
Тем не менее всегда существует группа исключительно мобильных сотрудников, которым необходим самый легкий ноутбук. К счастью, в новом столетии технология производства ноутбуков "доросла" до удовлетворения потребностей и этой группы пользователей.
С появлением миниатюрных жестких дисков формфактора 1,8дюйма констрикторы ноутбуков смогли создать многофункциональный компьютер весом до 1,5 кг. Флоппи-диски оказались ненужными, поскольку большие приложения и файлы можно загружать по локальной сети и Internet.
Единственная проблема этой категории портативных компьютеров заключалась в назывании. Термин субноутбук вызывал неудачные ассоциации с устаревшей технологией, поэтому появилось название сверхлегкий ноутбук.
Типичный сверхлегкий ноутбук весит не более 1.5 кг и имеет габариты корпуса 21x27 см или меньше. Основной характеристикой сверхлегкого ноутбука является, конечно, его толщина — менее 2,5 см.
Одним из недостатков сверхлегких ноутбуков является срок работы от батареи, так как для снижения веса обычно используются самые маленькие батареи, поскольку именно на них зачастую приходится львиная доля веса всего компьютера. Снижение размера батареи обычно компенсируется сниженным энергопотреблением компонентов ноутбука; время автономной работы сверхлегких систем составляет 2-4 часа.
Поскольку основное внимание уделяется снижению веса и уменьшению размера, внутренние компоненты обычно на дна поколения отстают от своих современных "собратьев". Частота процессора составляет 1 ГГц и менее, а жесткие диски имеют объем 20-40 Гбайт.
Как и в случае дешевых ноутбуков, компоненты сверхлегких систем не самые современные, однако их достаточно для выполнения большинства задач. Основные компромиссы, па которые пришлось пойти создателям сверхлегких систем, не скрыты внутри корпуса, а видимы невооруженным глазом. Клавиатура такого компьютера обычно уменьшена до 90-95% размера стандартной, а экран имеет размер не более 12,1 дюйма по диагонали. Отсутствие свободного места па задней панели ограничивает набор интерфейсных разъемов двумя или тремя самыми необходимыми портами.
Некоторые производители достигают неплохого компромисса между возможностями и миниатюрностью, вынося дополнительные компоненты сверхлегкого портативного компьютера в модульную станцию.
Например, в IBM ThinkPad Х21 используется модульная станция (slice), которая устанавливается под компьютером и содержит дисковод CD-ROM или DVD, а также дисковод на гибких дисках.
Как правило, устройства дешевеют одновременно с уменьшением их размеров. Но ситуация с производством сложных электронных устройств меняется прямо на противоположную, когда цены увеличиваются одновременно с уменьшением размера компонентов. Некоторые сверхлегкие компьютеры предлагаются (и имеют соответствующую цену) в качестве “красивых игрушек" для руководителей компаний высшего звена, которые используют компьютер только для чтения электронной почты и составления рабочих планов, но при этом желают получить легкую, элегантную и производящую впечатление на окружающих систему. Цена сверхлегких портативных компьютеров, в зависимости от их возможностей, колеблется в диапазоне от 2000-3000 долларов.
Защищенные ноутбуки-
Ноутбуки проектируются для относительно бережного обращения: использования на офисном столе, на подставке в салоне самолета или на столике в гостинице. Однако очень часто вычислительная мощность компьютера требуется не только в закрытых помещениях, но и в таких местах, где его невозможно уберечь, например, от песка, от дождя или от ударов о твердую поверхность.
Именно для таких пользователей несколько компаний производят защищенные ноутбуки, которые проектируются для работы в условиях различных внешних нагрузок. Практически
все защищенные ноутбуки в состоянии выдержать несколько падений. Хрупкие внутренние компоненты монтируются на особой противоударной подвеске. Внешний корпус может быть усилен магниевым сплавом и иметь прорезиненную поверхность.
Защищенные ноутбуки в разной степени устойчивы к попаданию влаги. Многие могут выдержать сильный дождь, а некоторые полностью водонепроницаемы, что позволяет уронить их в реку или “искупать" в соленой морской воде.
Характеристики таких компьютеров позволяют сделать вывод, что основное внимание при их создании уделялось надежности, а не производительности. Большинство компонентов на два поколения отстают от современных.
Защищенные ноутбуки, как правило, отличаются неважной эргономикой, водонепроницаемая клавиатура сложнее в использовании, чем обычная. Более того, каждый разъем закрывается водонепроницаемым резиновым уплотнителем, поэтому использование таких разъемов может быть утомительным.
Хотя защищенные ноутбуки и содержат более старые компоненты, об этом никогда не догадаешься, глядя на ценник. Как правило, это самые дорогие на рынке компьютеры, их цена в два раза выше, чем у ноутбуков, предназначенных для замены настольных компьютеров. Тем не менее для многих компаний высокая иена себя полностью оправдывает. Иногда оказывается дешевле приобрести один дорогой защищенный ноутбук, чем более дешевый и хрупкий компьютер, вероятность поломки которого весьма высока.
Планшетные системы
В некоторых случаях клавиатура не нужна. Именно поэтому производители предлагают планшетные компьютеры, которые выглядят как ноутбуки без клавиатуры. Вся верхняя панель устройства представляет собой большой жидкокристаллический экран. Кроме нескольких кнопок, расположенных вокруг экрана, управление системой осуществляется с помощью пера (стилуса) и сенсорной панели на поверхности экрана.
Несколько планшетных моделей появились на рынке в начале 1990-х годов, но ни одна из них не стала популярной. Тем не менее несколько компаний, например Fujitsu, продолжили разработку и продажу планшетных компьютеров.
В конце 2002 года компания Microsoft открыла новую эру для планшетных компьютеров, предложив специальную версию операционной системы Windows, которая называется Microsoft Windows ХР Tablet PC Edition. Она отличается от обычной версии Windows ХР поддержкой управления пользовательским интерфейсом с помощью пера и рукописного ввода текста. Компания Microsoft утверждает, что специальная версия Windows удобна в управлении и распознает рукописный ввод намного качественнее, чем предыдущие операционные системы. Несколько компаний, например Acer, HP и Gateway, предлагают портативные системы, работающие под управлением Windows ХР Tablet PC. Большинство таких устройств на самом деле являются гибридом между ноутбуком и планшетным компьютером. Они имеют базовый дизайн ноутбука, однако экран можно разворачивать и размещать над клавиатурой, скрывая ее на время работы с сенсорным экраном.
Типичным примером планшетного компьютера служит система Compaq ТС1000 от компании Hewlett-Packard. При первом знакомстве этот компьютер выглядит как небольшой сверхлегкий ноутбук весом менее 1,5 кг с цветным жидкокристаллическим экраном с диагональю 10,4 дюйма. Этот компьютер оснащен сравнительно медленным процессором Transmeta Crusoe 5800, работающим на частоте 1 ГГц, оперативной памятью от 256 до 768 Мбайт и жестким диском объемом 30-60 Гбайт. Основное отличие от обычного ноутбука заключается в использовании пера при работе с сенсорным экраном. Кроме того, экран может разворачиваться и закрепляться поверх клавиатуры, благодаря чему компьютер "превращается" в планшетный ПК. Цены на такие компьютеры — от 1700 долларов.
Большинство планшетных компьютеров применяются в качестве планшетных систем и сверхлегких ноутбуков. Пока еще рано делать выводы о популярности таких устройств, которые считаются прямыми кон ку рентам и сверхлегких ноутбуков,
Наладонные системы
Самая редкая категория компьютеров (по крайней мере за пределами Японии) — это наладонные ПК. Не стоит их путать с PDA (персональными цифровыми помощниками, например устройствами PalmOne, Handspring или PocketPC), так как компьютеры этой категории полностью совместимы с ПК, несмотря на то что их размер не больше обычной книги. Самым знаменитым наладонным компьютером является модель Toshiba Libretto, которая все еще продается в Японии, •
В наладонных компьютерах, например Toshiba Libretto, используется стандартная раскладка клавиатуры, однако небольшие клавиши более тесно размещены по сравнению со стандартной клавиатурой. Поэтому наладонные системы очень сложно использовать для длительного набора текста. Однако выполнение простых операций, чтение электронной почты или работа в Internet, т.е. любые действия, не связанные с длительным вводом данных с клавиатуры, не требуют особых усилий.
Устройства PDA
На данный момент существует только два типа персональных цифровых помощников (PDA): основанные на операционных системах Palm и Microsoft Windows СЕ (они также известны под названием Pocket PC и Windows Mobile соответственно). Устройства PDA обоих типов не совместимы с ПК, чего от них, впрочем, и не требуется.
Персональный цифровой помощник на базе операционной системы Palm позиционируется как дополнительный аксессуар для ноутбука, а не в качестве его замены. Изначально системы Palm проектировались для реализации эффективного управления личными данными, например адресными книгами и календарями. Преимуществом устройств Palm является простота настройки их взаимодействия с ноутбуками и настольными НК, что позволяет пользователю поводить резервное копирование и обновление данных PDA. Благодаря повышению вычислительно!! мощности центрального процессора PDA и распространению беспроводных технологий связи новое поколение устройств на основе Palm может предоставить больше функций, например работу с электронной почтой и голосовую связь по протоколам сотовой телефонии.
Устройства па основе Windows СЕ всегда имели более амбициозный дизайн. Изначально подобные устройства выглядели как уменьшенная копия ноутбука, с клавиатурой и поддержкой простых приложений, например для работы с текстом. Иногда производители даже предлагали большие наладонные модели, которые назывались Jupiter и имели размер, сопоставимый с размером сверхлегких ноутбуков. Однако системы Jupiter не были совместимы с ПК и не поддерживали тысячи приложений, созданных для Windows. Пользователям Jupiter приходилось ожидать появления программ специально для Windows СЕ. В 2003 году компания Microsoft обновила операционную систему для устройств PDA и назвала ее Windows Mobile. В устройства, работающие под управлением Windows Mobile, устанавливаются более производительные процессоры, чем в устройствах Palm, которые, впрочем, пот1>ебляют больше электроэнергии.
Пока еще немногие пользователи (но их количество постоянно растет) применяют PDA в качестве мобильных терминалов для чтения электронной почты, что позволяет иногда оставлять более тяжелые ноутбуки дома.
Основные компоненты
Ноутбук любого класса содержит стандартный набор компонентов, которые подробно рассматриваются в этом разделе.
Процессор
В ноутбуках устанавливаются разнообразные процессоры, но практически всегда справедливо следующее правило: самый производительный ноутбук не может сравниться с настольным ПК схожей конфигурации. Одна из проблем — энергопитание. Быстрые настольные ПК работают от сети электропитания, предоставляющей неограниченный объем энергии, в то время как ноутбуки часто работают от аккумуляторных батарей, которые должны
не только иметь достаточно малый размер, чтобы поместиться внутри корпуса, но и небольшой вес, чтобы такой ноутбук весил не более 4 кг.
Компания Intel ответила на потребности рынка, создав версии "М" (от слова Mobile — мобильный) своих популярных процессоров, которые отличаются пониженным энергопотреблением. На рис. 2.1 показан процессор Pentium 4-М. представляющий собой мобильную версию процессора Pentium 4. Мобильные процессоры обычно подобны по своим возможностям настольным версиям, однако потребляют меньше энергии и снабжены встроенными механизмами снижения тактовой частоты в зависимости от выполняемых пользователем задач. Благодаря этому мобильные процессоры потребляют меньше энергии и дольше работают от заряда батарей. Обратите внимание, что максимальная тактовая частота таких процессоров всегда немного ниже максимальной частоты процессоров для настольных компьютеров. Например, процессор для настольного компьютера может работать на частоте 3,2 ГГц, в то время как максимальная частота мобильных процессоров составляет 2,4 ГГц. До недавнего времени в большинстве ноутбуков использовались процессоры Pentium Ш-М или Pentium 4-М с тактовой частотой от 900 МГц до 2,4 ГГц.
В табл. 2.3 проводится сравнение тактовых частот различных мобильных процессоров Intel.
Таблица 2.3. Тактовые частоты мобильных процессоров Intel
Мобильный процессор
Тактовая частота, ГГц
Pentium М (Centrino)
Pentium 4-М
Pentium lll-M
Celeron
2,0/1,9/1,8/1,7/1.60/1,50/1,40/1,30
2.40/2,20/2,0/1.80/1,70/1.60/1.50/1.40
1.33/1.26/1,20/1,13/1,06/1,0
1.33/1.20/1,13/1,06
Рис. 2.1. ПроцессорРис. 2.1. Процессор
Рис. 2.1. Процессор
Рис. 2.1. Процессор
В марте 2003 года компания Intel представила процессор Pentium М в качестве основного компонента новой системной архитектуры Centrino. В отличие от предыдущих мобильных процессоров, Pentium М является не видоизмененной версией процессора для настольных компьютеров, а совершенно новой моделью, совместимой с Pentium и предназначенной исключительно для мобильного применения. Компания Intel утверждает, что с использованием Pentium М производители ноутбуков могут достичь прироста времени работы от батареи до 10-40%.
Кроме экономии электроэнергии, процессор Pentium М работает быстрее, чем можно представить, взглянув на его показатели рабочей частоты. Благодаря новой системной архитектуре процессор может выполнять больше операций за каждый такт, поэтому сравнивать производительность Pentium М и других мобильных процессоров Pentium, пользуясь в качестве критерия только тактовой частотой процессора, будет некорректно. Например, типичный ноутбук на базе процессора Pentium М с частотой 1,6 ГГц демонстрирует на 15% большую производительность, чем Pentium 4-М с частотой 2,4 ГГц. Кроме того, ноутбуки с Pentium М в среднем работают от батарей на 50-70% дольше по сравнению с ноутбуками на базе Pentium 4-М.
Еще одним процессором, специально предназначенным для мобильных устройств является Crusoe от компании Transmeta; эта модель потребляет немного энергии, что не лучшим образом сказывается на производительности. Процессором Crusoe используется набор команд, отличающийся от набора команд Intel Pentium, что подразумевает необходимость в выполнении дополнительных операций по преобразованию команд Pentium в команды Crusoe. Таким образом, несмотря на тактовые частоты, сопоставимые с частотами процессоров Pentium, процессор Crusoe работает значительно медленнее.
Некоторые производители иногда пытаются достичь максимальной вычислительной мощности, устанавливая в ноутбуки процессоры для настольных компьютеров (desktop processors — DTP). Несложно догадаться, что использование таких "прожорливых” процессоров значительно сокращает время работы от батареи. Более того, еще ни одна попытка догнать по производительности настольные компьютеры не увенчалась успехом, поскольку общая производительность ноутбука зависит не только от процессора, ио и от других компонентов.
Дополнительная информация по мобильным процессорам предоставлена в главе 4.
Размер по диагонали и разрешение экрана
Еше со времен переносных компьютеров в начале 1980-х годов дизайн системы в значительной мере зависит от последних моделей легких дисплеев. Появление жидкокристаллических дисплеев с низким энергопотреблением позволило создавать ноутбуки с питанием от батарей. В настоящее время размер жидкокристаллического дисплея — самый важный критерий, влияющий на обший размер ноутбука.
Во всех современных ноутбуках используются цветные жидкокристаллические дисплеи на базе активной матрицы. Такие экраны обеспечивают высококонтрастное четкое изображение, качество которого превышает качество изображения ЭЛТ-мониторов. Многие пользователи настольных ПК также стали приобретать жидкокристаллические дисплеи, стремясь не только более разумно распорядиться пространством рабочего стола, но и насладиться изображением высокого качества.
Тем не менее жидкокристаллические дисплеи обладают рядом недостатков. Первый — это использование фиксированного базового разрешения. Электронно-лучевые экраны без проблем переключаются между различными разрешениями, однако при переключении жидкокристаллического дисплея в более низкое или высокое разрешение качество изображения заметно ухудшится.
Вторым недостатком жидкокристаллических дисплеев является ограниченное поле видимости. Такие экраны могут выводить высококачественное изображение, но только если пользователь сидит непосредственно перед экраном. Стоит переместиться вправо или влево от центра экрана, как начинается искажение цветов и снижение контрастности изображения. С увеличением популярности жидкокристаллических телевизоров некоторые производители разрабатывают экраны, предназначенные для просмотра с больших углов. Если планируется
использовать ноутбук для проведения презентаций, обратите внимание на модели с экранами, обладающими большим углом обзора.
Еще один недостаток жидкокристаллических дисплеев заключается в том, что их цена намного превышает стоимость ЭЛТ-мониторов. К счастью, цены постоянно снижаются и эта тенденция сохранится и в дальнейшем. Популярность жидкокристаллических дисплеев для настольных компьютеров приводит к увеличению объемов производства, поэтому цены на них постоянно снижаются. Например, в ноябре 2004 года жидкокристаллический дисплей с диагональю 17 дюймов стоил в среднем 400 долларов.
В главе И, 'Трафика и звук", приводится дополнительная информация о различных типах экранов.
Размер экрана
Это самая очевидная характеристика жидкокристаллического экрана. Со временем экраны становятся все больше, однако для ноутбуков есть определенное ограничение. Как только размеры экранов стали превышать 17 дюймов, ноутбуки перестали быть портативными, поэтому экраны большего размера используются только в настольных компьютерах.
В современных ноутбуках используется четыре основных размера экрана по диагонали: 12,1; 13,3; 14,1 и 15 дюймов. Сегодня самым распространенным является экран размером 15 дюймов, представляющий собой неплохой компромисс между размером и портативностью. Немалое количество ноутбуков имеют размер экрана 15,4; 15,7; 16 и даже 17 дюймов.
Пользователям рекомендуется приобрести ноутбук с наибольшим экраном, ориентируясь при этом на его стоимость и вес. Учтите, что для разных размеров экрана применяются различные разрешения, а неправильный выбор разрешения приведет к трудностям при работе с подобным экраном.
Разрешение экрана
Разрешение экрана зависит от его размера по диагонали. С увеличением размера экрана увеличивается и количество пикселей, благодаря чему можно увеличить разрешение.
Для экранов с размером по диагонали 14,1 дюйма производители ноутбуков предлагают использовать два разрешения: XGA и SXGA. Увеличенное разрешение SXGA делает возможным отображение большого количества взаимно не перекрывающихся окон документов. Кроме того, увеличение разрешения приводит к уплотнению пикселей (увеличивается количество пикселей на квадратный дюйм), поэтому повышается четкость фотографий и графических изображений. Некоторые пользователи даже утверждают, что увеличение плотности пикселей упрощает чтение текста. С другой стороны, увеличение разрешения приводит к уменьшению размера отображаемого текста. Рекомендуется рассмотреть несколько вариантов размер/разрешение для выбора подходящего экрана.
Следует отметить, что базовое разрешение экрана изменить нельзя. Микросхемы видеоадаптера будут имитировать изменение разрешения, в результате чего изображение будет не таким четким, как при использовании базового разрешения.
В табл. 2.4 представлены распространенные размеры жидкокристаллических дисплеев и поддерживаемые ими разрешения.
Таблица 2.4. Размеры жидкокристаллических дисплеев по диагонали и их разрешение
Размер экрана, дюймов Тип разрешение Разрешение Соотношение сторон Плотность пикселей, пикселе й/дюйм
12,1
SVGA
800x600
4:3
83
13,3
SVGA
800x600
4:3
75
14,1
XGA
1024x768
4:3
91
14,1
вход
1280x1024
4:3
113
16,0
XGA -
1024x768
4:3
85
15,0
SXGA
1280x1024
4:3
107
15,0
SXGA
1400x1050
4:3
117
15,0
UXQA
1600x1200
4:3
133
15,4
WXGA
1280x800
5:5
98
16.4
WUXGA
1920x1200
B:5
147
17.0
Apple 17
1440x900
8:5
100
Соотношение сторон экрана
Соотношение сторон у большинства экранов портативных компьютеров совпадаете соотношением сторон экранов ЭЛТ-мониторов/телевизоров и имеет формат 4:3 (т.е. высота экрана равна 3/4 от его ширины). В прошлом некоторые портативные компьютеры, например IBM PC Convertible и Toshiba Т1000, оснащались более широкими экранами, так как других просто не существовало. При появлении жидкокристаллических экранов с соотношением сторон 4:3 они быстро стали популярными среди пользователей портативных компьютеров.
В настоящее время повышение популярности стандартов DVD и HDTV (High Definition TV — телевидение высокого разрешения) заставило производителей выпускать более широкие экраны. Такие экраны имеют размер более 15дюймов по диагонали и соотношение сторон 8:5. Обратите внимание, что такое соотношение все равно меньше соотношения 16:9 стандарта HDTV.
В очередной раз компания Apple задает тон в индустрии портативных компьютеров. Впечатляющим примером жидкокристаллического дисплея стал экран ноутбука Apple Titanium PowerBook G4 17 (рис. 2.2). На данный момент таким экраном оснащается лишь небольшое количество ноутбуков, работающих под управлением Windows. Однако, чем больше людей будут использовать ноутбуки для просмотра фильмов DVD, тем больше моделей С таким экраном будет появляться на рынке. В частности, ноутбуки с 17-дюймовым экраном были представлены такими компаниями, как Sony и Philips.
Рис. 2.2. Ноутбук Apple Titanium PowerBook G4 17 с экраном диагональю 17 дюймов
Видеоадаптеры
Важным элементом любого компьютера является его видеоадаптер, представленный в виде отдельной или встроенной микросхемы. Процессор, показанный на рис. 2.3, ускоряет обработку графических изображений. Пользователи, увлекающиеся компьютерными играми, особенно внимательно относятся к выбору графического процессора, влияющего на общее быстродействие игры. Кроме того, офисным пользователям также требуются возможности процессора, например для проведения видеопрезеитаций.
Рис. 2.3. Микросхема видеоадаптера компании Nvidia
На данный момент лучшие видеоадаптеры для ноутбуков производятся компаниями ЛТ1 и Nvidia. Обратите внимание, что наравне с центральными процессорами быстродействие видеоадаптеров для ноутбуков отличается, причем в худшую сторону, от аналогичных процессоров для настольных ПК. Типичные ускори тели приведены в табл. 2.5. Обратите внимание; эта информация актуальна на середину 2003 года, а потому с течением времени ситуация может измениться.
К)юме типа используемого видеоускоригеля, пользователям портативных компьютеров стоит обратить внимание на объем установленной на нем памяти. В видеоускорителях используется специальный высокоскоростной тип памяти, который применяется для хранения информации, отображаемой на экране. Чем больше доступной видеопамята, тем больше цветов может отображать портативный компьютер и тем быстрее будет работать видеоусилитель.
Таблица 2.5. Типичные видеоадаптеры и оптические приводы, доступные в различных типах ноутбуков
Тип ноутбука
Типичный размер экрана, дюймов
Типичный видеоадаптер
Tипичный объем видеопамяти, Мбайт
Оптический привод
Замена настольного
15
ATI Mobility Radeon 9700 Pro
Б4
24х DVD/CD-RW
компьютера
Средний
14.1
Ge Force 4 440 Go
32
8х DVD/CD-RW
Дешевый
13.3
Intel 852GM
Совместно используемая
8х DVD/CD-RW
Тонкие и легкие
14.1
ATI Mobility Radeon 9600
32
24х DVD/CD-RW
Сверхлегкие
12.1
Intel Extreme Graphics 2
Совместно используемая
Нет
Обычно графической подсистеме ноутбука выделяется от 16 до 64 Мбайт видеопамяти. В некоторых дешевых ноутбуках используется видеоадаптер Intel 852GM, не имеющий собственной памяти и рассчитанный на работу с основной оперативной памятью компьютера. Это позволяет уменьшить цену ноутбука за счет снижения производительности его видеосистемы, отсутствия определенных графических функций и выделенной высокопроизводительной видеопамяти.
При покупке ноутбука необходимо обратить особое внимание на его видеоадаптер и метод предоставления видеопамяти. Учтите, что эти компоненты не подлежат модернизации, хотя некоторые производители ноутбуков и анонсировали возможность подобной замены в скором будущем.
Дополнительная информация о мобильных видеоадаптерах приводится в главе 11.
Устройства хранения данных
Классические портативные компьютеры с тремя устройствами хранения данных постепенно уходят в историю. В таких компьютерах применяется три типа устройств хранения с вращающимся носителем: жесткий диск, оптический привод и дисковод на гибких дисках. Все больше производителей ноутбуков отказываются от встраивания дисковода на гибких дисках в ноутбук, чтобы уменьшить вес и стоимость последнего. В некоторых случаях дисковод на гибких дисках можно подключить вместо оптического привода. В других ноутбуках такой дисковод является внешним устройством, которое подключается с помощью кабеля USB. Тем не менее размеры файлов постоянно растут и гибкие диски, обладающие очень малой емкостью, скоро окончательно исчезнут с полок магазинов, не выдержав конкуренции с другими носителями, в частности USB-брелоками на базе флэш-памяти. Такие производители, как Dell, предлагают дисководы на гибких дисках в качестве дополнительного аксессуара к ноутбукам за 50 долларов.
Самым важным приводом портативного компьютера является жесткий диск, размер которого составляет 20-120 Гбайт. Большинство экспертов предлагают пользователям приобретать жесткие диски максимального объема. Когда владелец ноутбука приобретает цифровую фото- или видеокамеру либо записывает на жесткий диск видео- и аудиофайлы, ему потребуется весь доступный объем дискового пространства.
Для портативных компьютеров выпускаются жесткие диски с увеличенной скоростью вращения, аналогичной скорости вращения жестких дисков для настольных ПК и составляющей 7 200 об/мин (другие показатели для мобильных жестких дисков составляют 4 200 и 5 400 оборотов). Использование жестких дисков с частотой вращения 7 200 об/мин положительно сказывается на производительности системы. Более высокая скорость в ранен и я позволяет быстрее получать доступ к информации, хранящейся надиске.
Для ноутбуков гц>едлагаются оптические накопители различных типов. Кроме обычных дисководов CD-ROM. предлагаются накопители DVD, CD-RW и самый популярный вариант— комбинированный накопитель DVD/CD-RW, Более того, появляются и такие модели, как накопители DVD+R/RW/CD-RW и DVD-R/RW/CD-RW во внешнем и внутреннем вариантах подключения, с разными скоростями записн/чтения дисков, поэтому выбор оптического накопителя для ноутбуков не самая легкая задача.
В главах 9, “Накопители на жестких дисках", и 10, "Сменные носители”, более подробно рассматриваются различные варианты подсистем хранения данных.
Расширенные возможности
Компоненты ноутбуков настолько тесно интегрированы, что остается мало возможностей для расширения функций системы. Одним из вариантов является использование адаптера PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association), схема которого приведена на рис. 2.4. Такие адаптеры (известные также, как PC Card) изначально проектировались в качестве карт памяти, однако теперь используются для предоставления разнообразных функций, реализуемых на базе адаптера PCMCIA, а именно:
шифрование;цифровая по дп и с ь;два последовательных порта;получение данных;считывание данных со смарт-карт;два порта Fast Ethernet;шифрование;цифровая по дп и с ь;два последовательных порта;получение данных;считывание данных со смарт-карт;два порта Fast Ethernet;два порта USB;
шифрование;
цифровая по дп и с ь;
два последовательных порта;
получение данных;
считывание данных со смарт-карт;
два порта Fast Ethernet;
шифрование;
цифровая по дп и с ь;
два последовательных порта;
получение данных;
считывание данных со смарт-карт;
два порта Fast Ethernet;
с ч мт ы ван ие дани ы х с карт Com рас t Fl ash;
адаптер с диском емкостью 1 -4 Гбайт;
приемник TV/FM;
захват видео;
интерфейс SCSI.
Рис. 2.4, Схема адаптера PCMCIA
Следует отметить наличие двух типов адаптеров PCMCIA и двух размеров. Кроме устаревшего 16-раэрядного адаптера PCMCIA, существуют высокопроизводительные 32-разряд- ные адаптеры PC Card (CardBus). Такне адаптеры применяются, например, в беспроводных сетевых картах. Есть два типа адаптеров; Туре И толщиной примерно 1/10 дюйма и Type III, который в два раза толще Type II (рис. 2.5).
Некоторые портативные компьютеры содержат два разъема Туре И, расположенные рядом, что позволяет подключать два адаптера Type II или один адаптер Туре Ш. Поскольку адаптеры Type III встречаются крайне редко и большая часть предоставляемых ими возможностей теперь реализуется с помощью системной платы ноутбука, многие производители оставили только один разъем PC Card — Type II.
Дополнительная информация о шинах расширения портативных компьютеров приводится в главе 9, "Накопители на жестких дисках".
Рис. 2.5. Пример двух самых распространенных типов адаптеров PCMCIA
Внешние интерфейсы
Стандартный набор разъемов портативных компьютеров включает в себя последовательный порт и параллельный порт принтера. Поскольку устройства, которые раньше подключались к этим портам, теперь оборудуются разъемами USB, большинство производителей ноутбуков отказались от применения последовательных и параллельных портов.
В настоящее время ноутбук оснащен, как минимум, двумя разъемами USB 2.0, позволяющими подключать различные внешние устройства, в частности клавиатуру, мышь, принтеры, сканеры, устройства хранения и даже концентраторы USB.
Некоторые ноутбуки оснащаются портами IEEE 1394, разъемами для видеосигнала RCA или S-video и даже интерфейсами DVI. Разъем IEEE 1394, он же FireWire, в основном используется для подключения цифровых фотокамер. Разъемы RCA и S-video применяются для подключения телевизоров и видеомагнитофонов. Большинство этих разъемов предназначены для вывода информации, по некоторые позволяют и получать данные. Интерфейс DVI необходим для подключения плазменных телевизионных панелей или жидкокристаллических мониторов. Те, кто желает использовать портативные компьютеры для работы с видеоданными, должны удостовериться в наличии необходимых разъемов. Нужные разъемы можно добавить с помощью адаптера PC Card.
Одним из разъемов, которые всегда присутствуют в ноутбуках, является VGA. Без него невозможно использовать ноутбук вместе с проектором для проведения презентаций.
Устройства позиционирования
Традиционно существует три типа устройств позиционирования: трекболы, джойстики и сенсорные панели. Если устройство позиционирования ноутбука чем-то не подходит, всегда можно подключить внешнюю мышь или клавиатуру через разъем USB.
В главе 13, "Клавиатуры и устройства позиционирования", данная тема рассматривается более подробно.
Трекболы
Этот тип устройства позиционирования был впервые представлен в ноутбуке Apple PowerBook 100 и со временем получил признание других производителей. Поскольку занимаемая трекболом площадь корпуса относительно нелика, от использования такого типа устройства позиционирования постепенно отказались.
ДЖОЙСТИКИ
Джойстики изначально появились в ноутбуках IBM ThinkPad, но вскоре стали стандартным элементом ноутбуков компании Toshiba. Это устройство позиционирования выглядит как красный или зеленый конец карандаша с резиновым колпачком и расположено в цент]>е клавиатуры. Его можно использовать, нс убирая рук с клавиатуры (рис. 2.6). Компания IBM использует для описания этого устройства название TrackPoint, зарегистрированное в виде торговой марки.
Рис, 2.6. Джойстик IBM TrackPoint
Сенсорные панели
Сенсорная панель стала еще одним устройством позиционирования, представленным в компьютерах PowerBook. Такое устройство позиционирования особенно поправилось конструкторам ноутбуков, поскольку занимает мало места, а также пользователям за простоту применения.
Сенсорные панели предлагаются двумя производителями: Alps и Synaptics. Многие эксперты предпочитают сенсорные панели Synaptics, так как их чувствительность поддается настройке. Если сенсорная панель слишком чувствительна, она может быть случайно активизирована за счет перемещения пальца нал поверхностью панели во время набора текста на клавиатуре.
Комбинированные устройства позиционирования
Некоторые портативные компьютеры снабжены двумя устройствами позиционирования: сенсорной панелью и джойстиком. Это предоставляет больше выбора тем пользователям, которые предпочитают применять одно из устройств.
Возможности подключения к док-станции
Конструкция всех ноутбуков представляет собой определенный компромисс между возможностями и размером корпуса. Одним из способов решения возможных проблем является приобретение док-станции. Многие портативные компьютеры имеют полноценные док- станции и менее дорогие репликаторы портов. Пользователи могут быстро подключить портативный компьютер к такому устройству для получения дополнительных функций.
Док-станции
Док-станции проектируются производителями портативных компьютеров с тем, чтобы обеспечить ноутбук всеми преимуществами настольных компьютеров. Возможности моделей док-станций различны; одни из них предоставляют дополнительные функции по хранению
данных, например жесткие диски и оптические приводы, другие снабжены разъемами расширения, аналогичными разъемам настольных ПК. Такне разъемы могут использоваться для подключения необычных адаптеров, например модулей перехвата радиосигналов.
Репликаторы портов
Эти устройства проектировались для предоставления возможностей док-станций за меньшую цену. Одним из главных преимуществ таких устройств является простое подключение ноутбука к внешним устройствам. Например, многие пользователи, собирая портативный компьютер в дорогу, должны отключать (а потом вновь подключать) внешние мониторь!, клавиатуры, мыши, принтеры и телефонные кабели. При использовании репликаторов портов необходимо лишь отключить или подключить ноутбук к репликатору.
Сеть
Изначально для обеспечения работы с локальной и глобальной сетями ноутбуки оснащались платами расширения PC Card, но с развитием сетевых технологий стали расти и соответствующие возможности портативных компьютеров. Этой теме посвящена глава 12, “Сетевой доступ’’.
Проводные сети
Современные ноутбуки оборудованы внутренними адаптерами локальной сети для подключения к Ethernet со скоростью передачи данных 10/100/1000 Мбит/с. Это дает возможность подключать ноутбук к локальной офисной сети, кабельному пли DSL-модему либо к локальной сети гостиницы с широкополосным доступом к Internet.
При отсутствии встроенного адаптера локальной сети можно использовать адаптер локальной сети в виде PC Card (CardBus) со скоростью передачи данных 100 Мбит/с.
Беспроводные сети
Поддержка беспроводных сетей стала стандартной возможностью ноутбуков. Аппаратное обеспечение беспроводных локальных сетей, обладающее невысокой ценой, предоставляет пользователю высокоскоростное подключение к другим компьютерам или к Internet без использования дополнительных проводов.
Многие производители встраивают антенны беспроводных сетей в стандартные ноутбуки. Затем по желанию клиента достаточно установить адаптер mini-PCI, с помощью которого ноутбук может подключаться к беспроводным сетям.
Существует три основных типа беспроводных сетей: 802.11а, 802.11b и 802.11g.
Стандарт 802.11а
Несмотря на название, это второй стандарт беспроводных локальных сетей (WLAN). Он обеспечивает более высокую скорость передачи данных (54 Мбит/с), чем стандарт 802.11b. Недостатком является большая цена оборудования по сравнению с устройствами более популярного стандарта 802.11b. Благодаря поддержке большого количества каналов передачи (следовательно, и одновременно работающих пользователей) и меньшему воздействию помех от таких устройств, как микроволновые печи, стандарт 802.11g прекрасно подходит для использования в больших офисных зданиях.
Стандарт 802.11b
Это самый популярный стандарт беспроводных сетей, используемый во множестве офисов, домов и магазинов. К сожалению, он является самым медленным, так как поддерживает номинальную скорость передачи И Мбит/с. Обратите внимание, что стандарты 802.11b и 802.11а несовместимы, каждый из них требует использования антенн различного типа. Кроме того, оборудование 802.11Ь подвержено влиянию помех от микроволновых печей и мобильных телефонов.
Многие новые ноутбуки оснащаются встроенными адаптерами 802.11b. Кроме того, предлагаются недорогие адаптеры 802.11Ь в виде плат PC Card.
Стандарт 802.11g
Это новый вариант стандарта 802.11b, обладающий быстродействием, аналогичным 802.11а, но при этом совместимый с оборудованием стандарта 802.11Ь. Предполагается, что со временем стандарт 802.11g заменит 802.11b. Однако при использовании той же частоты, что и в стандарте 802.11Ь, оборудование подвержено помехам от микроволновых печей и мобильных телефонов, что также характерно для 802.11b. Поэтому многие пользователи выбирают стандарт 802.11а.
Комбинации
Быть может, "победа" того или иного стандарта кажется сомнительной и вы желаете выбрать все возможные варианты? Некоторые ноутбуки обеспечивают одновременную поддержку стандартов 802.11а и 802.11b. Со временем ноутбуки смогут на выбор подключаться к сетям 802.11а или 802.11g. Поскольку оба стандарта некоторое время будут существовать параллельно и цены на адаптеры, поддерживающие два стандарта, постепенно снижаются, большинство будущих моделей ноутбуков, скорее всего, предоставят поддержку обоих стандартов.
Глава 3
Обслуживание и сборка ноутбуков
Программа профилактических мероприятий
Существует два типа профилактических мероприятий: активные и пассивные.
При активном профилактическом обслуживании выполняются операции, основная цель которых — продлить срок безотказной службы компьютера. Они сводятся главным образом к периодической чистке как всей системы, так и отдельных ее компонентов. Ниже описаны операции по чистке и смазке всех основных элементов, переустановке микросхем, перестыковке разъемов и переформатированию жестких дисков.
Под пассивной профилактикой обычно подразумевают меры, направленные на защиту компьютера от внешних неблагоприятных воздействий. Речь идет об установке защитных устройств в сети электропитания, поддержании чистоты и приемлемой температуры в помещении, где установлен компьютер, уменьшении уровня вибрации и т.п. Таким образом, пассивные профилактические меры позволяют обеспечить безопасность компьютера.
Пассивные профилактические меры
Под пассивной профилактикой подразумевают создание условий,.приемлемых для работы компьютера. Необходимо учитывать физические воздействия: температуру воздуха, тепловой удар при включении и выключении системы, пыль, дым, а также такие немаловажные факторы, как вибрация и удары. Кроме того, очень важны электрические воздействия: электростатические разряды, помехи в цепях питания и радиочастотные помехи.
Советы по эксплуатации ноутбука
Стоимость ноутбуков намного выше цены настольных ПК, поэтому вопросам их обслуживания и правильной эксплуатации следует уделять особое внимание. Чем бережнее вы будете относиться к ноутбуку, тем дольше он прослужит (это высказывание справедливо для любого электрического прибора).
Поскольку список советов относительно того, как следует заботиться о ноутбуке, стишком длинный, остановимся на том, что не следует, а то и крайне не рекомендуется делать, а именно:
ронять, ударять или толкать, особенно включенный ноутбук;
ронять переносную сумку с ноутбуком; многие сумки не обеспечивают достаточной защиты от повреждений;
упаковывать ноутбук для перевозки с общим багажом в самолете или поезде;
класть на крышку ноутбука (даже если он в сумке) любые вещи, в том числе самые легкие;
хранить ноутбук при температуре ниже +5 или выше +35 °C;
работать с ноутбуком, лежащим на мягкой поверхности, материал которой может закрыть отверстия охлаждения, что приведет к перегреву системы;
размещать ноутбук на расстоянии менее 13 см от любого электрического устройства, генерирующего устойчивое магнитное поле (электрических моторов, телевизоров, холодильников и больших акустических колонок);
работать с двусторонними радиопередатчиками рядом с включенным ноутбуком;
разливать жидкость на поверхность ноутбука — чревато перегревом внутренних компонентов системы или коротким замыканием;
размещать тяжелые объекты на закрытой крышке ноутбука или упаковывать его в тесные сумки/емкости, в которых возможно чрезмерное давление на крышку;
размещать любые объекты между крышкой экрана и клавиатурой, что может привести к повреждению жидкокристаллической панели;
поднимать и/или держать ноутбук за крышку экрана, чревато повреждением как само- ■ го экрана, так и креплений;
царапать поверхность жидкокристаллического экрана или надавливать на нее;
переносить ноутбук, подключенный к сети электропитания, эго может привести к повреждению разъема питания или шнура БП;
подключать кабель модема в разъем Ethernet или наоборот;
подвергать ноутбук сильной вибрации (например, при перевозке в транспорте);
давить, нажимать на поверхность изъятого из ноутбука жесткого диска;
вста вл ят ь гп бк и й д и с к в дис ково д" ве рх но га м и";
наклеивать более чем одну наклейку на гибком диске; диск может застрять в накопителе;
прикасаться к линзам в выдвижном лотке накопителя CD- ROM;
подключать вну тре н и и й мо дем н оу тбу ка к ци ф ро вой тел ефон ной л и н и и; н есо в паде н не напряжении способно привести к повреждению модема;
забывать пароли супервизора или жесткого диска — для их восстановления может понадобится замена системной платы или жесткого диска.
Нагревание и охлаждение компьютера
Колебания температуры неблагоприятно сказываются на состоянии компьютера. Поэтому, чтобы компьютер работал надежно, температура в офисе или квартире должна быть постоянной.
При колебании температуры могут существенно ускориться "выползания" микросхем из гнезд, потрескаться или отслоиться токопроводящие площадки на печатных платах, разрушиться паянные соединения. При повышенной температуре ускоряется окисление контактов, могут выйти из строя микросхемы и другие электронные компоненты.
Колебания температуры могут сказаться и на работе жестких дисков. Как уже отмечалось, в некоторых накопителях при разных температурах информация записывается па диск с различными смещениями относительно среднего положения дорожек записи, в результате чего возникают проблемы с последующим считыванием.
Для любых электронных устройств, в том числе и для компьютеров, указывается допустимый диапазон температур. Большинство изготовителей приводят эти данные в документации на изделие. В ней должны быть указаны два диапазона температур: при эксплуатации и при хранении.
В целях сохранности как самого диска, так и записанных на нем данных оберегайте его от резких перепадов температуры. Если же такой перепад неизбежен (например, вы заносите компьютер зимой с мороза в теплое помещение), то, прежде чем его включить, дайте ему прогреться до комнатной температуры. Дело в том, что на магнитных дисках накопителя может конденсироваться влага и при попытке включения накопитель тут же выйдет из строя. Накопитель в такой ситуации должен прогреваться от нескольких часов до суток.
В табл, 3.1 приведены условия акклиматизации для жестких дисков компании Seagate.
Таблица 3.1. Время акклиматизации жестких дисков
Предыдущая температура среды, 'СВремя акклиматизации, часов
+4
13
-1
15
-7
16
-12
17
-18
18
-23
20
-29
22
-34
27
Циклы включения и выключения
Как отмечалось выше, колебания температуры неблагоприятно влияют на компоненты компьютера. Поэтому, если вы хотите, чтобы ваш компьютер работал долго и безотказно, старайтесь как можно реже его включать и выключать. Существует два очевидных споссба свести к минимуму колебания температуры в системе: либо навсегда оставить компьютер включенным, либо никогда его не включать. Вряд ли вас устроит второй вариант. Поэтому, если главной и единственной вашей целью является продление срока службы системы, держите компьютер постоянно включенным. Конечно, в реальной жизни приходится учитывать и другие обстоятельства, например стоимость электроэнергии, пожарную безопасность и т.п.
Если вы вспомните, как перегорают лампочки накаливания, то поймете, почему повторяющиеся резкие изменения температуры очень опасны. Чаше всего лампочки перегорают в момент включения: когда в нити накаливания возникают большие тепловые перегрузки, ее температура менее чем за секунду изменяется от комнатной до нескольких тысяч градусов. ] 1остоянно включенная лампа служит дольше, чем та, которую все время включают и выключают.
Иногда в качестве аргумента в пользу того, что компьютер следует постоянно держать в рабочем состоянии, приводят опасность электрических перегрузок, возникающих в момент включения. Однако истинная причина выхода из строя низковольтных полупроводниковых устройств (каковыми является большинство компонентов компьютера в момент их включения) кроется не в превышении допустимых токов или напряжений, а в тепловом расширении или сжатии компонентов. Эксперименты показывают, что постоянно включенные интегральные схемы выходят из строя реже, чем те, на которые напряжение подается от случая к случаю.
Чаще всего в момент включения выходят из строя блоки питания. Возникающие при включении токовые перегрузки, связанные, например, с разгоном двигателей, значительно превышают токи, которые потребляются от источников питания в стационарном режиме. В течение первых секунд работы блок питания отдает (и, следовательно, рассеивает) большую мощность, особенно если одновременно раскручиваются двигатели сразу нескольких накопителей, для которых характерны наиболее высокие значения пусковых токов. Это зачастую приводит к перегрузке как входных, так и выходных компонентов блока питания (транзисторов и микросхем).
Электростатические заряды
Серьезную угрозу для компонентов компьютера представляют электростатические заряды. Наиболее опасны они зимой, при низкой влажности воздуха, а также в районах с сухим климатом. В этих условиях при работе с компьютером необходимо принять специальные меры предосторожности.
Электростатические явления вне корпуса системного блока редко приводят к серьезным последствиям, но на шасси, клавиатуре или просто рядом с компьютером сильный разряд может привести к нарушениям при проверке четности (в памяти) или к зависанию компьютера. Бывали случаи, когда компьютер зависал и появлялись ошибки четности только из-за того, что я проходил слишком близко от него. Как правило, все эти проблемы возникают потому, что кабель питания компьютера плохо заземлен. Для подключения системы к сети нужно пользоваться трех штырьковой вилкой, а заземление розетки должно быть надежным.
Особые меры предосторожности необходимо принимать, открывая системный блок или работая с отдельными узлами и платами, извлеченными из компьютера. Если вовремя не отвести накопившийся статический заряд, можно погубить многие компоненты компьютера. Всякий раз, вынимая из корпуса платы ИЛИ адаптеры, для выравнивания электростатического потенциала беритесь за участки, соединенные с общим проводом, например за кронштейны.
Как уже отмечалось, наилучший способ избавиться от электростатических проблем — как следует заземлить шнур питания. Для того чтобы статические заряды не вывели из строя компоненты системы, не "пускайте" их внутрь. Барьером на их пути являются правильно сконструированные шасси и корпус компьютера, через которые заряды отводятся на общий провод. Чтобы окончательно заземлить систему, ее сетевой шнур следует подключить к розетке с тремя гнездами.
Помехи в сети питания
Для того чтобы компьютер работал нормально, напряжение питающей сети должно быть достаточно стабильным, а уровень помех в ней не должен превышать предельно допустимой величины. Иногда компьютер приходится подключать к той же сети переменного тока, от которой питаются устройства большой мощности. Перепады напряжения, возникающие при включении и выключении этого оборудования, немедленно сказываются на его работе. При работе некоторых агрегатов в сети возникают переходные процессы (всплески напряжения) амплитудой до 1 000 В и даже выше, которые могут просто сжечь блок питания. Хотя появляются эти выбросы довольно редко, их последствия могут быть разрушительными. Даже если для питания компьютера используется отдельная линия, не исключено появление в ней выбросов напряжения, поскольку это зависит от качества всей сети энергоснабжения здания или даже района.
Выбирая место и способ подключения системы к сети, обязательно учитывайте перечисленные ниже требования.
Старайтесь подключать компьютеры к отдельным линиям питания со своими предохранителями (желательно автоматическими). Это, конечно, не гарантирует полного отсутствия помех, но поможет от них застраховаться.
Проверьте сопротивление шины заземления (оно должно быть низким), выходное напряжение линии (оно должно находиться в допустимых пределах) и убедитесь в отсутствии помех и всплесков напряжения.
Подключайте компьютер к сети с помощью трехштырьковых вилок. Не пользуйтесь переходниками для розеток с двумя гнездами, поскольку система при этом останется без заземления.
Уровень помех в сети возрастает при увеличении внутреннего сопротивления линии, т.е. чем длиннее соединительные провода и чем меньше их сечение, тем он выше. Чтобы не увеличивать сопротивление линии, не пользуйтесь без крайней необходим ости удлинителями (или хотя бы выбирайте те из них, которые рассчитаны на подключение мошных потребителей энергии).
Со временем у вас обязательно возникнет желание подключить к розетке, в которую вставлен шнур от компьютера, что-нибудь еще. В принципе это возможно, главное — чтобы этих дополшггельных устройств было не слишком много. Для подключения устройств, не имеющих отношения к компьютерам, лучше использовать другую розетку.
На качество питающего компьютер напряжения наибольшее влияние оказывает "соседство" (подключение к одной линии) таких приборов, как холодильники, кондиционеры, кофеварки, копировальные аппараты, лазерные принтеры, обогреватели, пылесосы и мощные электроинструменты. Любое из этих устройств, включенное в одну розетку с компьютером, может стать причиной его сбоя.
Что касается копировальных аппаратов и лазерных принтеров, то их тоже не стоит включать в одну розетку с компьютером — они потребляют слишком большую мощность.
Еще одна проблема возникает в модных нынче офисах, разделенных перегородками на отсеки. Обычно в этом случае никто ие утруждает себя прокладкой отдельных силовых кабелей от общего распределительного щитка в каждый отсек и вся электросеть представляет собой последовательную цепочку проводов и розеток, обходящую ячейки одну за другой. Мне жаль того человека, чей компьютер подключен к последней розетке в этой цепи — качество напряжения в ней оставляет желать лучшего.
Радиопомехи
Радиопомехи (или радиочастотная интерференция) зачастую остаются без должного внимания. Помехи генерируются любым источником радиоизлучения, расположенным около компьютера. Проживание рядом с коммерческим радиопередатчиком мощностью 50 000 Вт
определенно вызовет проблемы в работе компьютерных систем, однако не следует сбрасывать со счетов и менее мощные передатчики. Интерференция беспроводного телефона иногда приводит к спонтанному вводу символов на экран, словно кто-то невидимый уселся за клавиатуру. Кроме того, радиопомехи могут являться причиной “зависания" системы. В некоторых случаях для решения проблемы достаточно переместить компьютер в другое место, поскольку радиоволны имеют направленный характер воздействия; а иногда могут потребоваться специальные экранированные кабели для таких внешних устройств, как клавиатура и мышь
Для противодействия помехам используется кольцевой железный сердечник, через который проходит кабель. Тороидальная железная оболочка вокруг кабеля подавляет электромагнитную интерференцию. Многие кабели мониторов также оснащены подобным сердечником. Поскольку кабель должен проходить через центр сердечника, работа с кабелями, один конец которых уже закреплен, может оказаться невозможной.
Наилучшим методом борьбы с радиопомехами будет оснащение источника радиоизлучения специальным подавляющим фильтром (что, однако, не сделаешь с мощными передатчиками радиостанций). К сожалению, иногда проблема решается только путем перемещения системы подальше от рокового источника радиоизлучения.
Методы активного профилактического обслуживания
Частота проведения профилактических мероприятий зависит от места расположения и качества компьютерных компонентов. Если компьютер находится в машинном зале или сервисном центре бензоколонки, то профилактику необходимо проводить не реже, чем каждые три месяца; когда в офисе или дома — как минимум, раз в год. Но если по истечении года эксплуатации системы, открывая корпус, вы увидите клубы пыли, интервал между чистками необходимо сократить.
Профилактические процедуры для жесткого диска заключаются в периодическом сохранении важных данных и областей диска, т.е. загрузочного сектора, таблицы размещения файлов (FAT) и структуры каталогов. Кроме того, для сохранения скорости и надежности жесткого диска необходимо раз в месяц проводить дефрагментацию.
Еженедельная "уборка" жесткого диска состоит в следующем:
резервирование данных или важных файлов;
удаление всех временных файлов, включая файлы с расширениями *.tmp. -*.*, *. chk, а также временные файлы и журнал Web-браузера;
удаление содержимого "корзины" (значок Корзина (Recycle Bin));
залу с к про q >ам м ы дефрагментаци и.
Теперь обратите внимание на ежемесячные профилактические методы:
создание загрузочного диска операционной системы;
инсталляция новых драйверов для видеоадаптеров, звуковых плат, модемов и других устройств;
инсталляция обновлений операционной системы;
инсталляция обновлений антивирусных программ;
чистка экрана монитора, клавиатуры, дисковода CD/DVD, дисковода для гибких дисков, мыши и прочего;
проверка вентиляторов охлаждения процессора, блока питания и системного блока.
Резервное копирование данных
Один из основных этапов профилактического обслуживания — резервное копирование системы. Эта операция позволяет восстановить работоспособность системы при фатальном аппаратном сбое. Для резервного копирования необходимо приобрести высокоемкое устройство хранения.
Емкость накопителя на жестких дисках 8 типичном ПК увеличилась настолько, что использование дискет для создания резервных копий давно стало нерациональным. Методы резервного копирования с накопителем на гибких дисках, которые применяются, например, в DOS, совершенно не подходят для резервного копирования жестких дисков современных ПК. В табл. 3.2 указано количество носителей разного типа, необходимых для создания резервной копии 80-гигабайтового жесткого диска, используемого в современных компьютерах.
Таблица 3.2. Количество и стоимость носителей разного типа, требующихся для резервного копирования жесткого диска емкостью 80 Гбайт
Тип носителя
Необходимое количество
Стоимость одного носителя, долларов
Общая стоимость, долларов
Гибкие диски емкостью 1,44 Мбайт
54 883
0,15
8 232
Диски CD-R 48 х емкостью 80 мин/700 Мбайт
109
0,25
27
Диски DVD+/-R 4х
18
1,50
27
Магнитная пента DDS-4 (без сжатия)
4
15
60
Магнитная лента DDS-4 (со сжатием)
2
15
30
Таким образом, для создания резервной копии заполненного 80-гигабайтового жесткого диска, который установлен и моем ноутбуке, требуется 54 883 дискеты емкостью 1,44 Мбайт. Общая стоимость дискет составляет 8 232 доллара, не считая времени, затраченного на копирование данных. Что касается CD-R, то они тоже выглядят довольно жалко, так как для копирования целого диска их потребуется 109 штук. В свою очередь, для создания резервной копии требуется всего 18 дисков DVD+/-R (тоже многовато, но при необходимости это все же неплохой вариант). Лучше всего подходит магнитная лента: так как для резервного копирования целого диска требуется только две кассеты DDS-4, менять кассету в накопителе придется только один раз. Общая стоимость носителей на магнитной ленте немного выше, чем CD/DVD, но экономия времени довольно значительна. Представьте, что необходимо создать резервную копию жесткого диска емкостью 300 Гбайт, который установлен в настольной системе; для этого потребуется 64 диска DVD+/-R или восемь аудиокассет DDS-4.
Магнитная лента традиционно считается наилучшей формой резервного копирования. В настоящее время существует два основных стандарта: Тravan и цифровая аудиокассета DAT (Digital Audio Таре). В целом быстродействие и объем накопителей Travan меньше, чем у аналогичных накопителей DAT, однако имеются и вполне конкурентоспособные версии. Современные ленточные накопители Travan позволяют сохранять на каждой кассете до 20/40 Гбайт данных, тогда как накопители DAT DDS-3 — 12/24 Гбайт, а новейшие DAT DDS-4 — 20/40 Гбайт. Магнитные ленты подобных типов обычно стоят менее 15 долларов.
Использование магнитной ленты — более быстрый и надежный способ резервного копирования данных, особенно с учетом возможности создания нескольких копий на носителях различного типа и их хранения в разных местах на случай кражи или пожара. Правда, высокая стоимость накопителя служит препятствием для многих пользователей. Одним из вариантов являются перезаписывающие накопители CD-RW, получившие широкое распространение, но для создания резервной копии целого диска потребуется много дисков CD-RW. Для создания резервной копии 80-гигабайтового диска, о котором шла речь в предыдущем примере, потребуется ни много, ни мало — 109 компакт-дисков емкостью 700 Мбайт. Общая стоимость носителей составляет всего 27 долларов, но процесс копирования займет уйму времени. Записываемые DVD имеют емкость 4,7 Гбайт, что позволяет значительно уменьшить количество дисков (до 18), необходимых для резервного копирования всего 80-гигабайтового диска.
Стоимость накопителей CD-RW сравнительно невысока, йодля создания резервной копии многогигабайтового жесткого диска требуется несколько перезаписываемых дисков. Это значительно увеличивает затраты времени и не позволяет систематически резервировать данные. Каждый перезаписываемый DVD, на который можно записать до 4,7 Гбайт разархивированных
данных, стоит 1,5 доллара, Общая стоимость носителей DVD и CD-R, необходимых для резервного копирования жесткого диска, одинакова, но перезаписывающих DVD-накопителей требуется на порядок меньше, чем дисков CD-R. Тем не менее, когда объем данных, скопированных на диск, достигнет 4,7 Гбайт, понадобится новый, незаполненный диск. Установка второго жесткого диска, имеющего такую же (или большую) емкость, является альтернативным вариантом резервного копирования данных. Учитывая низкую стоимость жестких дисков, можно сказать, что это довольно экономичный, быстрый и эффективный метод; однако, если вдруг случится пожар или в дом проникнет грабитель, вы можете потерять сразу все. Кроме того, повреждение единственной резервной копии может стать необратимым. При использовании массива АТА RAID 1 содержимое одного диска "зеркально" переносится на другой, В настоящее время во многие системные платы встраиваются адаптеры АТА или SATA RAID.
Еще одним вариантом резервного копирования данных является использование второго жесткого диска той же или большей емкости. В этом случае содержимое одного накопителя копируется на другой. С учетом относительно низкой стоимости жестких дисков такой метод достаточно экономичен и эффективен. Для резервного копирования сразу нескольких систем можно использовать внешние накопители на жестких дисках, емкость которых достигает 300 Гбайт. Это позволяет избавиться от необходимости периодически менять носители для записи данных. В некоторых моделях внешних накопителей для создания резервной копии достаточно пару раз щелкнуть мышью. Тем не менее это не мешает перенести данные с внешнего накопителя на CD/DVD или ленточные носители. Хотя стоимость внешних накопителей довольно высока (200-гигабайтовая модель стоит около 250 долларов, накопитель емкостью 120 Гбайт — 150 долларов, а 60-гигабайтовый жесткий диск — ДО 120 долларов), дополнительные носители придется приобретать только в том случае, если некоторые данные будут переноситься на CD/DVD или ленточные носители.
Совет
Любой метод резервного копирования данных будет абсолютно бесполезен, если жесткий диск и пи другой носитель информации окажется неисправным. Чтобы предотвратить потерю важных данных, копируйте информацию регулярно.
В том случае, если средства резервирования поддерживают аварийное восстановление данных, обязательно протестируйте эту возможность. Установите незаполненный жесткий диск, после чего попробуйте восстановить операционную систему и сохраненные данные.
Профилактическое обслуживание жестких дисков
Чтобы гарантировать сохранность данных и повысить эффективность работы жесткого диска, необходимо время от времени выполнять некоторые процедуры по его обслуживанию. Существует также несколько простых программ, с помощью которых можно в какой-то степени застраховать себя от потери данных. Эти программы создают резервные копии (и При необходимости восстанавливают их) тех критических зон жесткого диска, при побуждении которых доступ к файлам становится невозможным.
Дефрагментация файлов
По мере того как вы записываете файлы на жесткий диск и удаляете их, многие из них фрагментируются, т.е. разбиваются на множество разбросанных по всему диску частей. Периодически выполняя дефрагментацию файлов, вы решаете сразу две задачи. Во-первых, если файлы занимают непрерывные области на диске, перемещение головок при их считывании и записи становится минимальным, что уменьшает износ привода головок и самого диска. Кроме того, существенно увеличивается скорость считывания файлов с диска. Во-вторых, при серьезных повреждениях таблиц размещения файлов (File Allocation Table — FAT) и корневого каталога данные на диске легче восстановить, если файлы записаны как единое целое. Если же они разбиты на множество фрагментов, то, не обращаясь к FAT и структуре каталогов, практически невозможно определить, к какому файлу относится тот или иной фрагмент. В интересах
сохранности информации я бы посоветовал выполнять дефрагментацию жесткого диска раз в неделю или после каждой операции резервного копирования.
В большинстве программ дефрагментации предусмотрены следующие функции:
дефрагментация файлов;
уплотнение файлов (упорядочение свободного пространства);
сортировка файлов.
Основной операцией является дефрагментация, но в большинстве программ предусмотрено и уплотнение файлов. Дефрагментация не выполняется автоматически, а должна быть указана особо, поскольку на нее затрачивается дополнительное время. При ее проведении все файлы, записанные на диске, перемещаются к его началу, а свободное пространство располагается в конце. Это приводит к тому, что записываемые впоследствии файлы не фрагментируются и все свободное пространство представляет собой единую область, достаточную для записи любого файла без его разбивки па части.
Последняя операция — сортировка файлов — не является жизненно необходимой, но предусмотрена во многих программах дефрагментации. Выполняется она очень долго, ко на скорость доступа к данным практически не влияет. Безусловно, сортировка имеет некоторый смысл, поскольку, восстанавливая данные, вы будете знать, в каком порядке располагались файлы к моменту аварии. Хотя знать это и не обязательно — вполне достаточно того, чтобы все файлы были дефрагментированы. Порядок их расположения в этом случае не имеет значения. Сортировка файлов предусмотрена не во всех программах дефрагментации, поскольку результат не оправдывает затраченного на нее времени.
В операционных системах Windows 9г/Ме/2000/ХР существует специальная программа дефрагментации. Она представляет собой графическое приложение, которое может выполняться в фоновом режиме. Во время ее работы можно вызвать окно с детальной информацией о процессе дефрагментации или ограничиться минимальной информацией об этапах процесса.
Помните, что программы дефрагментации для файловых систем FAT 16 и FAT 32 несовместимы. Поэтому не запускайте программы ScanDisk для DOS или Norton Disk Doctor в среде Windows — последствия могут быть непредсказуемы!
Мастер обслуживания Windows 98/Ме
В Windows 98 есть программа Мастер обслуживания (Maintenance Wizard), G ее помощью можно автоматизировать выполнение некоторых процессов при профилактическом обслуживании. Запустите эту программу и выберите необходимые программы, файлы и расписание обслуживания. Выбранные действия будут автоматически выполняться а указанное время, не отвлекая вас от основной работы.
Антивирусные программы
Вирусы опасны для любой операционной системы. Поэтому не стоит пренебрегать антивирусными программами. Поскольку Windows таких программ не содержит, приобретите одну из антивирусных программ, поставляемых другими компаниями. Независимо от используемой программы, выявление вирусов следует проводить систематически (в частности, перед каждой операцией резервного копирования жесткого диска). Не дожидайтесь, пока вирус начнет действовать и натворит бед.
Совет
Количество вирусов постоянно увеличивается, поэтому для создания эффективной защиты следует воспользоваться функцией автоматического обновления, которая присутствует во многих современных антивирусных программах. На загрузку обновленной базы данных даже при использовании коммутируемых линий связи требуется всего несколько минут. В широкополосной сети время загрузки уменьшается до нескольких секунд.
Инструменты и приборы
Для поиска небольших неисправностей и ремонта ПК достаточно иметь лишь несколько основных инструментов. Однако, если вы хотите подойти к этому профессионально, следует учесть, что существуют специальные инструментальные средства, которые позволяют выявить проблемы и устранить их просто и быстро. К их числу относятся:
простой набор инструментов для разборки и сборки;
диагностические устройства и программы для тестирования компонентов компьютера;
приборы для измерения напряжения и сопротивления: цифровой мультиметр, логические пробники и генераторы одиночных импульсов для проверки цифровых схем;
химические препараты (раствор для протирания контактов), пульверизатор с охлаждающей жидкостью и баллончик со сжатым газом (воздухом) для чистки деталей компьютера;
набор тампонов для протирания контактов;
специализированные подручные инструменты, например инструменты, необходимые для замены микросхем (чипов);
тестовые разъемы для проверки последовательных и параллельных портов;
приборы тестирования памяти, позволяющие оценить функционирование модулей SIMM/DIMM/RIMM;
сканер для сетевых кабелей (при работе с ПК, подключенными в сеть);
плата POST. Если вы работаете с компьютером, на котором установлена DOS или какая-нибудь другая операционная система (не Windows), приобретите плату POST, которая может также предоставить данные об используемых прерываниях (IRQ) и адресах прямого доступа к памяти (DMA).
В некоторых случаях может потребоваться комплект инструментов для пайки. Перечисленные инструменты и дополнительные приспособления рассматриваются в данном разделе.
Подручные инструменты
Как ни странно, инструменты, необходимые для сервисного обслуживания почти всех компьютеров, относительно просты и недороги. Большинство из них вполне может разместиться в небольшой сумке или коробке. Даже профессионалы высшего класса носят свои инструменты в небольших чемоданчиках. Стоимость принадлежностей для обслуживания компьютера колеблется от 20 (для маленького сервисного комплекта) до 500 долларов (для роскошного профессионального комплекта). Сравните это с ценой набора инструментов для автомеханика (5-10 тыс. долларов) и учтите, что работа, которую вы будете выполнять, гораздо чище, чем возня с автомобилями.
В этом разделе речь идет о принадлежностях, которые нужны для элементарного обслуживания компьютера па уровне плат и узлов. Начнем с небольшого комплекта инструментов, предназначенного специально для таких работ.
На рис. 3.1 показаны инструменты, входящие в состав одного из малых инструментальных наборов ПК стоимостью около 20 долларов (какие-то инструменты придется прибрести отдельно).
Замечание
Некоторые инструменты из приведенного выше списка практически не используются. Однако это не означает, что они должны отсутствовать в наборе.
Гаечные ключи применяются для винтов с шестигранными головками, которыми в большинстве компьютеров крепятся крышка системного блока, платы адаптеров, дисководы, блоки питания и громкоговорители. Гаечным ключом в этом случае пользоваться удобнее, чем обычной отверткой.
Рис. 3.1. Набор инструментов, который желательно иметь под рукой при работе с компьютером
Поскольку некоторые изготовители вместо винтов с шестигранными головками используют обычные или крестообразные винты, можно обойтись отвертками.
Внимание!'■
При работе внутри корпуса компьютера очень удобно использовать инструменты с намагниченными концами. С помощью таких инструментов довольно просто установить и закрутить винт в труднодоступном месте или же извлечь крепежный элемент, упавший в "недра" компьютера. Но, работая с такими инструментами, следует проявлять особую осторожность, поскольку некоторые элементы компьютера (например, жесткие диски) чувствительны даже к очень слабым магнитным полям.
Приспособления для извлечения микросхем из гнезд и для их установки (рис. 3.2) нужны для того, чтобы вынимать и устанавливать микросхемы памяти (и другие интегральные схемы меньшего размера), не рискуя согнуть их выводы. Для удаления небольших интегральных схем, например микропроцессоров или ROM, используется небольшая отвертка. Если нужно извлечь из гнезда большой процессор, например 486, Pentium или Pentium Pro, понадобится специальное приспособление для извлечения микросхем (если они установлены в стандартном гнезде). У этих микросхем много выводов, и для их извлечения требуется значительное усилие. Указанное приспособление равномерно распределяет усилие по периметру корпуса микросхемы, не позволяя ей переломиться.
Пинцетом и зажимом удерживают небольшие винты или перемычки, которые неудобно брать рукой (рис. 3.3). Пинцет особенно пригодится, если вы уроните внутрь небольшую деталь; ее можно вынуть, не разбирая компьютера.
Рис. 3.2. Приспособления для извлечения из гнезд микросхем (слева) и процессоров, кроме Z1F (справа)
Рис. 3.3. Зажим, с помощью которого удерживают и извлекают небольшие детали
Звездообразная отвертка типа Тогх (рис. 3.4) необходима для винтов со специальными головками, которые применяются в большинстве компьютеров компании Compaq и некоторых других производителей.
Рис. 3.4. Звездообразная отвертка типа Тогх
Кроме того, я бы порекомендовал к уже описанным инструментам добавить перечисленные ниже.
Заиципный комплект для снятия электростатического заряда (ElectroStatic Discharge — ESD). Включает в себя браслет, который одевается на запястье, и коврик (примерно такие, как в комплектах Radio Shack или Jensen Tools); позволяет избежать случайного повреждения компонентов, причиной которого может стать накопленный электростатический заряд. Защитный комплект состоит из браслета с заземляющим проводом и специального токопроводящего коврика, имеющего собственный провод заземления. Браслет и антистатический коврик могут использоваться как отдельно, так и в комплекте. В местах с пониженной влажностью статические заряды накапливаю тся гораздо быстрее, что повышает необходимость использования защитных средств ESD.
Пассатижи с игольчатыми губками и зажимы (изогнутый и прямой). Этими инструментами удобно брать небольшие детали и перемычки, вставлять штифты и выполнять аналогичные операции.
Электрическая отвертка. Укомплектована шестигранной и стандартными (плоской и крестообразной) головками, а также насадками Philips и Тогх; значительно ускоряет процесс сборки и разборки компьютера. Компания Black and Decker предлагает модель VersaPak VP730 (www.blackanddecker.com).
Карманный фонарик. Лучше использовать высокотехнологические светодиодные фонарики, например производства компании Lightwave (www.longlight.com), которые позволяют заглянуть в "недра" плохо освещенного компьютера и не требуют частой замены батареек.
Кусачки или машинка для зачистки проводов. Очень удобны для подготовки и замены кабелей или проводов. Например, они потребуются (вместе с обжимными щипцами) при создании сетевого кабеля 10BASE-T Ethernet с помощью кабеля UTP и разъемов RJ45.
Тиски или фиксаторы. Используются для насаживания кабельных разъемов, придания кабелям определенной формы и фиксирования деталей при выполнении тонких операций, В качестве приложения к тискам, компания Radio Shack предлагает “пару лишних рук", представляющих собой устройство, снабженное подвижными манипуляторами с зажимами типа "крокодил" на концах. Устройства подобного типа очень удобны при монтаже кабелей или выполнении точных операций, во время которых лишняя пара рук, держащих тот или иной предмет, не помешает.
Надфиль или напильник. Пригодятся для удаления заусенцев на корпусе и раме, а также для подгонки лицевых панелей дисковых накопителей.
Маркеры, ручки и блокноты. Потребуются для записи необходимой информации, маркирования кабелей и т.д.
Загрузочная дискета Windows 98. Содержит файлы DOS 7.0 и драйверы реального режима для устройств CD-ROM/DVD, которые используются при тестировании системы и обеспечивают возможность загрузки другого программного обеспечения.
Загрузочный диск Windows 2000/ХР. Может использоваться для тестирования системы с помощью накопителей CD-ROM/DVD, восстановления системы, инсталляции операционной системы или запуска других программ.
Диагностическое программное обеспечение. Существуют коммерческие, бесплатные и демоверсии программ, которые могут использоваться для проверки и тестирования аппаратных средств ПК.
Плата самотестирования POST, например Post Probe (www.micro2000.com). Используется для вывода на экран диагностических кодов POST при выявлении тех или иных ошибок.
Нейлоновые кабельные стяжки. Используются для закрепления и разводки кабелей; аккуратно выполненные кабельные соединения улучшают циркуляцию воздуха в корпусе.
Цифровой карманный мультиметр (например, компании Radio Shack). Используется для проверки напряжения на выводах блока питания, разъемах и кабелях.
Щеточки, кисточки, сжатый воздух (для удаления пыли) и химические средства для чистки контактов. Используются для чистки и смазки контактов монтажных плат и кабельных разъемов. В комплект входят также химические чистящие средства от www. chemtronics . com и средства для чистки контактов, одним из которых является Stabilant 22а (www. s tabi 1 ant. com).
Запасные литиевые батареи элементов СR-2032. Во многих системах они используются в качестве батарей CMOS RAM, поэтому хорошо бы иметь под рукой пару запасных батарей.
Обязательно обзаведитесь комплектом ESD (электростатической разгрузки) для защиты от электростатических разрядов (рис. 3.5). Он состоит из браслета с заземляющим проводом и проводящего коврика с заземлением. Такой комплект предохранит микросхемы от повреждения случайным статическим электричеством.
Рис. 3.5. Комплект электростатической разгрузки
Замечание
При осторожном обращении с компьютерными компонентами можно обходиться и без комплекта электростатической защиты (что не рекомендуется, так как прикосновение к металлическим деталям часто приводит к удару током). Обязательно выключите компьютер из электросети — многие системные платы получают энергию от блока питания, даже если компьютер выключен, а кабель остается подключенным к настенной розетке. Разборка компьютера, подключенного в электросеть, чревата серьезными последствиями.
Комплект ESD, как и другие инструментальные средства, можно приобрести в торговых фирмах. Имея все перечисленные инструменты и принадлежности, можно приступать к ремонту или сборке компьютера.
Несколько слов о крепежных деталях
Теперь поговорим О крепежных деталях (винтах, гайках, болтах и т.п.), которые используются для соединения элементов и узлов компьютеров.
Типы крепежных деталей
Работая с компьютером, вы можете столкнуться с множеством разнообразных крепежных деталей.
В большинстве компьютеров применяются винты с шестигранной головкой, для которых подходят гаечные ключи на 1/4 и 3/16 дюйма. IBM применяет такие винты в своих PC, XT и АТ; они же используются в большинстве совместимых компьютеров. Однако возможно применение и других крепежных деталей. Например, Compaq в большинстве своих компьютеров использует винты типа Тогх (они имеют звездообразную прорезь в головке). Отвертки различных размеров для этих винтов обозначаются так: Т-8, Т-9, Т-10, Т-15, Т-20, Т-25, Т-30, Т-40 ит.д.
Разновидностью винтов Тогх являются секретные винты, которые применяются в блоках питания и некоторых узлах: они похожи на обычные винты этого типа, но в центре прорези у них есть штырь. Для них требуется специальная отвертка с углублением под этот штырь (обычными инструментами вывернуть такой винт невозможно). Единственный способ сделать это без соответствующей отвертки — осторожно срезать штырек небольшим зубилом. Как правило, с помощью таких винтов собираются узлы, которые не рассчитаны на вскрытие и заменяются целиком.
Внимание!
Следует заметить, что устройства, собранные с помощью винтов подобного типа, зачастую содержат блоки высокого напряжения и прочие опасные элементы. Поэтому, перед тем как "взломать" монитор или блок питания, подумайте заранее о том, стоит ли это делать.
Многие изготовители применяют более распространенные стандартные винты, предназначенные для крестообразных и плоских отверток. Конечно, работать с такими винтами проще, но они менее надежны, чем шестигранные винты и винты Тогх, поскольку их прорези под шлиц довольно легко сорвать. Очень дешевые винты крошатся под отверткой, и крупинки металла могут попасть на системную плату. Не создавайте себе новых проблем и старайтесь не пользоваться такими винтами.
В некоторых корпусах применяются специальные крепления или винты, позволяющие снять крышку без дополнительных инструментов.
Дюймовая и метрическая меры
Крепежные детали компьютеров могут быть двух типов — дюймовые и метрические. IBM в большинстве своих компьютеров применяет дюймовый крепеж, но многие изготовители пользуются метрическими винтами и гайками.
Чаще всего с этим приходится сталкиваться при замене дисководов. Американские модели сделаны в дюймовом стандарте, а японские и тайваньские — в метрическом. Если вы заменяете накопитель на гибких дисках в старой модели PC, то можете столкнуться с этой проблемой. Постарайтесь вместе с выбранным компьютером сразу приобрести необходимые винты и кронштейны, поскольку найти их отдельно в магазинах будет нелегко. В инструкции по эксплуатации всегда приводятся чертежи расположения отверстий для крепления и типы используемых винтов.
Совет
Прежде чем выбросить устаревший компьютер, снимите все крепежные и другие элементы, годные для повторного использования, например крышки, перемычки и т.п. Сложите их в коробку, на крышке которой напишите название и модель компьютера. В дальнейшем это позволит легко определить, в какой модели их можно будет использовать.
Накопители па жестких дисках могут быть сделаны и в том и в другом стандарте, в зависимости от изготовителя. Сегодня щюизводители большинства типов накопителей в основном используют метрический стандарт.
Внимание!
Некоторые винты (особенно используемые для крепления накопителей на жестких дисках) должны иметь строго установленную длину. Слишком длинный монтажный винт, будучи затянутым до конца, может повредить корпус накопителя. Прежде чем окончательно устанавливать новый диск, осторожно поэкспериментируйте с закручиванием винтое и определите, на какую глубину их можно ввернуть без риска задеть корпус или другие части накопителя. Если у вас возникают сомнения, постарайтесь найти документацию — в ней точно сказано, какие винты необходимы для крепления и какова должна быть их длина.
Замечание
Описание паяльных принадлежностей можно найти в дополнении на прилагаемом компакт-диске.
Измерительные приборы
Иногда при проверке плат пли компонентов приходится пользоваться измерительными приборами и специальными устройствами. Они сравнительно недороги и просты в применении. Для проверки компьютера необходимы мультиметр и тест-разъемы. Мультиметром можно измерять различные параметры, например напряжение в разных точках схемы или на выходе блока питания, и проверять на обрыв проводник на плате или кабель. Тест-разъемы позволяют проверять последовательные и параллельные порты и присоединяемые к ним кабели. Неплохим дополнением может служить тестер сетевой розетки, с помощью которого проверяют правильность подключения сетевой проводки к розетке.
Тест-разъемы
Для проверки последовательных и параллельных портов применяются тест-разъемы (рис. 3.6). Если их установить вместо соединительных кабелей, то при проверке будут подаваться сигналы с выходных контактов последовательных или параллельных портов на входные контакты, т.е. на самих себя.
25-ко нтактный парап лельный тест- развем9-контактный
параллельный тест-разъем
Рис. 3.6, Внешний вид типичных 9- и 25-контактных тест-разъемов
Существует несколько типов тест-разъемов. Вам потребуются разъемы для 9- и 25-контактных последовательных портов и для 25-контактного параллельного порта. Такие тест-разъемы выпускаются многими производителями, в том числе и IBM (причем она предлагает и универсальный разъем, в котором все три разновидности объединены в одном корпусе). Следует заметить, что существует несколько конструкций тест-разъемов, но, к сожалению, далеко не все версии корректно работают с различным диагностическим программным обеспечением. Поэтому следует применять только тест-разъемы, которые рекомендуются используемой диагностической программой.
Универсальный разъем сразу для трех портов особенно удобен. Имейте в виду, что тест- разъемы входят в состав большинства диагностических и ремонтных наборов, поэтому отдельно приобретать их не нужно. Вы также можете сделать тест-разъем самостоятельно.
Мультиметры
Зачастую в процессе работы приходится измерять напряжение и сопротивление. Для этого применяются цифровые или аналоговые мультиметры. У любого из них есть минимум два измерительных вывода (щупа), которые подключаются к проверяемой цепи. При соединении мультиметр отображает показания. В зависимости от выбранного режима работы, прибор изме- рясг либо сопротивление, либо постоянное или переменное напряжение (более высококлассные модели могут измерять ток, емкость, частоту, параметры транзисторов и т.п.). На рис. 3.7 показан типичный цифровой универсальный измерительный прибор, который используется для тестирования блока питания обычного ноутбука.
Рис. 3.7. Типичный цифровой мультиметр для тестирования блока питания ноутбука
Для каждой величины существует несколько диапазонов измерения. Например, верхние пределы шкалы при измерении постоянного напряжения могут быть равны 200 мВ, 2, 20, 200 и 1000 В. Поскольку в компьютерах используется напряжение питания +5 и +12 В, лучше выполнять измерения на пределе 20 В. На меньших пределах прибор будет зашкаливать или вообще выйдет из строя, а на больших точность считывания показаний окажется недостаточной.
Если вы заранее не знаете приблизительной величины измеряемого напряжения, установите мультиметр на самый “грубый" предел, а затем постепенно увеличивайте чувствительность, В лучших из этих приборов выбор предела измерения осуществляется автоматически. Такие мультиметры довольно просты в использовании. Переключите мультиметр в режим измерения той величины, которая вас интересует, например в режим постоянного напряжения, и присоедините щупы к проверяемой цепи. Мультиметр сам выберет оптимальный предел измерения, и вам останется лишь считать показания. Подобные приборы чаще всего являются цифровыми.
Внимание!
При использовании мультиметра для проверки любого напряжения от 110 В и выше всегда держите его только в одной руке.
Если в каждой руке держать по проводному зажиму, которые случайно соприкоснутся, то тело, по сути, станет электрическим контуром, по которому пройдет ток. При переходе электроэнергии из одной руки а ,1ругую будет затронуто сердце, которое — что поделаешь — крайне негативно относится к высокому напряжению.
Я предпочитаю пользоваться малогабаритными цифровыми мультиметрами. Они ненамного дороже стрелочных, но точность измерения у них значительно выше. Некоторые модели по размерам меньше магнитофонной кассеты и умещаются в нагрудном кармане. Один из таких мультиметров компании Radio Shack имеет толщину меньше 1 см и весит около 100 г. Прибором такого класса вы сможете измерить все необходимые величины в любом компьютере.
Внимание! Имейте в виду, что многие стрелочные приборы могут представлять опасность для цифровых схем, гак как при измерении сопротивления на щупы подается испытательное напряжение от 9-вольтной батареи. Если аы попытаетесь измерить таким прибором сопротивление в цифровой схеме, она может выйти из строя, поскольку испытательное напряжение существенно выше максимально допустимого. В цифровых приборах это напряжение обычно не превышает 3-5 В.
Логические пробники и генераторы одиночных импульсов
При поиске неисправностей в цифровых схемах удобно использовать логический пробник (рис. 3.8). Цифровой сигнал может быть либо высокого (5 В), либо низкого (О В) уровня. Импульсы бывают очень короткими (доли микросекунды), а частота их следования может достигать десятков мегагерц, поэтому обычный мультиметр в такой ситуации бесполезен. Логический пробник предназначен для контроля и индикации именно таких цифровых сигналов.
Рис. 3.8. Внешний вид типичного пробника
Особенно он может пригодиться при поиске неисправности в “мертвом" компьютере. С помощью пробника можею проверить работу тактового генератора и наличие других синхронизирующих сигналов. Вы можете сравнить сигналы на каждом выводе какой-либо интегральной схемы с сигналами на исправной микросхеме и найти вышедший из строя компонент. Логический пробник может оказаться полезным и при проверке дисководов — он позволяет проверить сигналы на интерфейсном кабеле или в самой схеме накопителя.
Вместе с логическим пробником обычно используется генератор одиночных импульсов. Он предназначен для принудительной подачи в схему импульса высокого уровня (+5 В) длительностью 1,5-10 мкс. Реакция схемы сравнивается с ее штатным поведением. Генератор одиночных импульсов используется реже, чем логический пробник, но в некоторых случаях он бывает весьма полезен.
Тестер сетевой розетки
Весьма полсзееос измерительное устройство. Этот простой и дешевый прибор применяется для проверки электрических розеток. Его вставляют в розетку и по свечению трех светодиодов определяют правильность подключения проводов (рис- 3.9).
Контрольные индикаторы
Рис. 3.9. Типичный тестер
Хотя плохо смонтированная розетка — большая редкость, мне несколько раз приходилось сталкиваться с этой проблемой. В большинстве случаев был неправильно подведен заземляющий проводник. Неправильно смонтированная розетка приводит к неустойчивой работе компьютера и его "зависанию”. Это вызвано тем, что сетевые помехи в иезаземленной системе попадают на общий провод компьютера, относительно которого “отсчитываются" уровни логических сигналов. В результате возникают ошибки при передаче данных и периодические сбои.
Однажды во время семинара по поиску неисправностей ПК мне пришлось использовать компьютер, одно лишь приближение к которому блокировало его работу. Всякий раз, когда я подходил к нему, электростатическое поле, сгенерированное моим телом, влияло на компьютер, и на экране появлялось сообщение об ошибке проверки контроля четности. Проблема состояла в том, что отель, в котором проводился этот семинар, был очень стар и в комнате не было заземленных розеток. Чтобы предохранить компьютер от блокировки, я должен был выходить из класса, потому что мои ботинки с кожаными подошвами генерировали статическую нагрузку.
Другой признак плохого заземления электрических розеток — электрические разряды, возникающие в момент прикосновения к корпусу компьютера. В этом случае ток протекает не там, где нужно. Эта проблема также может быть вызвана плохим заземлением самого компьютера. Используя простой тестер электрических розеток, можно быстро определить, исправна ли конкретная розетка.
Общие принципы модернизации и ремонта ноутбуков
С технической точки зрения многие компоненты ноутбуков обладают характеристиками, схожими с характеристиками компонентов настольных систем. Тем не менее межд> ними есть множество различий. Ноутбуки менее "приспособлены” к модернизации и ремонту, чем настольные компьютеры, поскольку отсутствуют общие стандарты на размер и форму корпуса, системных плат, клавиатур, экранов и даже аккумуляторных батарей. Кроме того, функции, реализуемые в настольных компьютерах с помощью заменяемых адаптеров расширения (например, видеоадаптеров), в ноутбуках реализованы на базе встроенных в системную плату микросхем. Несмотря на такие сложности, в некотором отношении ноутбуки модернизировать проще, чем настольные ПК, так как в них часто применяются модульные отсеки устройств хранения, которые не требуют применения плоских кабелей, монтажных направляющих и отдельных разъемов питания. Оперативная память, жесткие диски и разъемы mini-PCI часто доступны через корпусные панели, что упрощает замену соответствующих уст^юйств, так как при этом не требуется разборка всего корпуса ноутбука. Таким образом, добавление памяти, замена жесткого диска и оптического накопителя (в моделях с модульным подключением) может занять лишь несколько секунд. Для обеспечения поддержки таких интерфейсов, как Ethernet, 802.1ta/b/g Wi-Fi, USB 2.0 и IEEE 1394 (FireWire/LLINK), достаточно подключить необходимый адаптер PC Card.
Проблемы при замене остальных компонентов ноутбука связаны с тем, что в ноутбуках используются менее универсальные компоненты по сравнению с настольными ПК (не считая адаптеров PC Card, по определению поддерживающих замену). Исключение составляют также оперативная память и жесткие диски. Приобретая компонент, не предназначенный для конкретной модели ноутбука, вы рискуете зря потратить средства.
В некоторых случаях, проблемы совместимости связаны с размером компонентов. Производители ноутбуков “втискивают" в небольшой корпус множество компонентов, поэтому иногда новое устройство просто не помещается на месте старого. В частности, это относится к устройствам, доступ к которым осуществляется вне корпуса компьютера, например к накопителям на компакт-дисках. Клавиатуры и мониторы, которые несложно заменить в настольных ПК, настолько тесно интегрированы в корпус ноутбука, что для их модернизации придется использовать определенные компоненты от производителя ноутбука.
В других случаях возможности модернизации могут быть значительно огратиены свойствами BIOS. Например, в зависимости от даты выпуска и версии BIOS, иногда ограничен объем жесткого диска. К счастью, в большинстве компьютеров установлены микросхемы BIOS ROM, поддерживающие перезапись и позволяющие установить обновления от производителя компьютера. При покупке ноутбука следует посетить Web-узел его производителя, на котором должны быть представлены обновления BIOS, драйвера и другие утилиты, необходимые для поддержки работоспособности системы. Отсутствие обновлений драйверов и BIOS не позволит установить новые операционные системы в будущем или значительно затруднит процесс их инсталляции.
Компоненты ноутбуков продаются с указанием номера конкретной модели компьютера, даже если в производстве компонента принимали участие сторонние компании. Например, в каталоге модулей памяти для настольных компьютеров указаны такие параметры модулей, как быстродействие, объем в мегабайтах и четность. В списке модулей памяти для ноутбуков обычно указывается производитель модуля, номер модели ноутбука и объем памяти. За последнее время ситуация немного изменилась, поскольку большинство производителей ориентируются на индустриальный стандарт SO-DIMM, а не па собственные модули.
Из каждого правила всегда есть исключения. Приобретение набора компонентов, совместимых друг с другом, является более сложной проблемой для ноутбуков, чем для настольных компьютеров. В табл. 3.3 представлен список компонентов ноутбуков, доступных для модернизации.
Таблица 3.3. Модернизируемые компоненты ноутбуков
Компонент
Возможность модернизации
Примечание
Системная плате
Нет
Нестандартные форма и размер препятствуют модернизации
Центральный процессор
Да
Установка более быстродействующего центрального процессора того же типа и модели обычно возможна, но существуют ограничения на потребляемое напряжение, выделение тепла и/или поддержку BIOS. Обычно при модернизации частота процессора возрастает незначительно
Память
Да
Как прааило, доступен только один или два разъема SO-DIMM. Возможно, для модернизации придется удалить модуль меньшей емкости
Видеоадаптер
Нет
Видеоадаптер интегрирован в системную плату без возможности модернизации
Экран
Нет1
Нестандартная форма и метод подключения не позволяют выполнить модернизацию
Клавиатура/устройство позиционирования
Нет2
Нестандартная форма и метод подключения не позволяют выполнить модернизацию
Жесткий диск
Да
BIOS более старых систем может не поддерживать диски объемом более 8,4 Гбайт. В большинстве систем используются диски диаметром до 9,5 или 12,5 мм. Обычно для установки требуется лоток или модуль жесткого диска
Накопители на сменных носителях (гибких дисках, CD/DVD, CD-RW/DVD+-HW)
Да
Такие накопители можно устанавливать во внутренние отсеки или подключать через интерфейсы USB/1EEE 1394 (FireWire/i.LINK)
Порты US3, IEEE 1394 (FlreWre/I.UNK), последовательный (Я5-232), параллельный (IEEE 1284), SCSI и т.д.
Да
Устанавливаются в виде адаптеров PC Card или CardBus
Порты Ethernet со скоростью передами данных 10/100/1000 Мбит/с
Да
Устанавливаются в виде адаптеров PC Card или CardBus
Порты 802.11а/Ь/д (Wi-Fi), Bluetooth
Да
Устанавливаются в виде адаптеров PC Card или CardBus, mini-PCi (встроенные адаптеры) или плат MDC (Modem Daughter Cards), Встроенные адаптеры требуют использования антенны, установленной производителем
# Обычно существует возможность подключения внешнего экрана, который используется одновременна с встроенным.
2 Обычно существует возможность подключения внешней клавиатуры и/или устройства позиционирования, которые могут использоваться одновременно со встроенными устройствами.
Разборка системы
Большинство ноутбуков более сложны в разборке, чем настольные системы. В отличие от настольных компьютеров, в ноутбуках используется больше шурупов, которые отличаются формой и размером. Кроме того, иногда шурупы закрыты наклейками или заглушками. Корпус, как правило, состоит из тонких пластиковых модулей, которые сложно разъединить, не повредив. В настольных системах компоненты очень похожи, в то время как устройство ноутбуков отличается в зависимости от производителя и даже конкретной модели. Именно поэтому желательно иметь документацию по разборке/сборке конкретной модели ноутбука непосредственно от производителя.
Компоненты системы
На рис. 3.10 показаны компоненты современного ноутбука, например IBM ThinkPad R40.
Рис. 3.10. Компоненты типичного ноутбука на примере системы IBM ThinkPad R40 (см. табл. 3.4)
Таблица 3.4. Компоненты ноутбука IBM ThinkPad R4O
Жидкокристаллический экран:
1
Задняя крышка экрана,
2
Петли крепления экран a/крон штейн для ангенны
3
Кабель экрана
4
Антенна Wi-H
5
Инвертор экрана/ппата индикаторов
6
Панель экрана
Система:
1
Средняя крышка гнезда клавиатуры
2
Верхняя крышка гнезда клавиатуры
3
Оптический накопитель (UltraBay Plus CD/DVD)
4
Направляющие накопителя UltraBay Plus
5
Кабель микрофона
6
Модем/адаптер Bluetooth CDC (Communications Daughter Card)
7
Панель портов ввода-вывода
8
Крышка доступа к шине mini-PCI
9
Основная батарея (Li-ion)
10
Запасная батарея (CMOS)
11
Крышка доступа к модулям DIMM.
12
Динамики
13
Нижняя часть корпуса
14
Антенна Bluetooth
15
Модуль DDR S0-D1MM
Система:
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
А
Б
В Г
Беспроводный адаптер 002.11 a/b Wi-Ft
Системная плата
Центральный процессор (Pentium М)
Направляющие жесткого диска
Разъем PC Card/CardBus
Радиатор центрального процессора/вентилятор
Жесткий диск с лотком
Крышка доступа к жесткому диску
Клавиатура
Колпачок манипулятора TrackPoint
Крышка петли
Плата CDC (Communications Daughter Card)
Кабель модема
Радиатор набора микросхем системной платы
Радиатор видеоадаптера
При работе с ноутбуками документация исключительно важна, так как по своей природе они являются закрытыми устройствами. Одним из преимуществ ноутбуков компании IBM являются руководства по сопровождению аппаратного обеспечения, инструкций по обслуживанию и диагностике, технические справочники и руководства пользователя, представленные на Web-узле компании IBM. Эти документы содержат полное описание процесса разборки и повторной сборки, а также полный список компонентов, включая подробные диаграммы и номера компонентов. Проведение модернизации и ремонта ноутбуков без подробной документации сопряжено со значительным риском.
Компания Dell также предоставляет подробные руководства по обслуживанию ноутбуков, доступные на Web-узле компании Dell. К сожалению, этим список подобных компаний, заботящихся о пользователях своей продукции, исчерпан. Возможно, именно поэтому эти два производителя ноутбуков считаются одними из лучших в мире.
Компания Toshiba в свое время продавала бумажные руководства по обслуживанию производимых ноутбуков, но в последние несколько лет политика изменилась и руководства по обслуживанию доступны только авторизованным дилерам компании Toshiba. Однако, если компонент для замены или модернизации приобретается у компании со статусом ASP (Toshiba Authorized Service Provider), они предоставляют копии соответствующих страниц, на которых подробно рассматривается процедура удаления старого компонента и установки нового.
Большинство (если не все) других производителей ноутбуков не предоставляют руководств по своим системам, что можно рассматривать как существенный недостаток. Все, на что можно рассчитывать, — это обычные руководства пользователей с описанием базовых процедур диагностики и решения возможных проблем, которые не идут низ какое сравнение с полноценными руководствами по обслуживанию ноутбуков. Приобретая ноутбук, следует обратить особое внимание на прилагаемую к нему документацию. Без соответствующей информации процесс ремонта и модернизация может оказаться исключительно сложным.
0 поиске документации и запасных частей для системы имеет смысл обратиться непосредственно к производителю, что позволит узнать один из "секретов" индустрии ноутбуков, о котором обычно умалчивают поставщики портативных систем. Дело в том, что большинство известных ноутбуков на самом деле производятся компаниями, расположенными на Тайване. В число этих производителей входят компании Quanta (www.quantatw.com), Compal (www.compel .com), Acer (global .acer.com) и др. Эти производители не продают системы под собственными названиями, а заключают контракты па проектирование и производство ноутбуков для других фирм. Примечательно, что компании Quanta и Compal стали первым и вторым (соответственно) производителями ноутбуков в мире по количеству произведен-
ных систем в 2003 году. Затем следуют компании Toshiba и IBM. Поразительный факт, так как Toshiba долгое время была самым большим производителем ноутбуков со времен их изобретения, пока Quanta и Compal не превысили объемы продаж Toshiba в 2001 году. Компания Quanta создает ноутбуки для компаний Dell, HP, Compaq, eMachines, Best Buy, Apple и Других, в частности российских, поставщиков. Кроме того, Dell приобретает ноутбуки у Compal и Acer (компания Dell не связана с одним поставщиком). Теперь понятно, почему разные серии ноутбуков Dell так различаются? Они проектируются и производятся разными компаниями. Контрактное производство ноутбуков компаниями Quanta и Compal является основной причиной внешнего сходства ноутбуков различных торговых марок. Большинство ноутбуков производятся лишь несколькими компаниями, названия которых не указываются ни на одном ноутбуке. Подобное положение вещей приводит к проблемам с сервисной и гарантийной продержкой продаваемых систем, так как компания, под торговой маркой которой продается ноутбук, на самом деле не имеет прямого доступа к запасным частям и сборочным лилиям.
Замечание
Если удается узнать реального производителя ноутбука, то можно обратиться на Web-узел этой компании. В некоторых случаях там будет представлена более подробная информация о новых драйверах и обновлениях BIOS. Если название производителя компьютера неизвестно, а продавец не предоставляет сервисной поддержки, то при поиске запасных частей и ремонте ноутбука могут возникнуть проблемы.
Запись физической конфигурации
Разбирая ноутбук, стоит записывать параметры и конфигурацию каждого компонента, включая положение всех переключателей, кабелей, антенн Wi-Fi/BIuetooth, проводов заземления и плат адаптеров. При сборке разобранного компьютера эти заметки будут незаменимы. Крме того, желательно воспользоваться цифровым фотоаппаратом для фото графи ров а - ння различных узлов компьютера перед их отсоединением, что также поможет при его последующей сборке.
Отметьте и запишите размещение каждого кабеля и его корректное положение в разъеме. Плоские и гибкие кабели обычно имеют цветной провод (красный, зеленый, синий или черный), обозначающий контакт 1. Штекер также может иметь метку возле первого контакта. Часто для этого используется точка, цифра "Г’ или другая отметка.
Хотя ориентация и расположение кабеля может показаться не такой важной информацией, семинары по диагностике компьютера крайне рдко прходят без того, чтобы у кого-то не возникли проблемы с подключением кабелей. К счастью, в большинстве случаев (кроме кабелей питания) включение кабеля обратной сторной не приводит к поврждению оборудования.
Например, установка или подключение батареи CMOS с нарушением полярности может повредить микросхему энергонезависимой памяти, которая обычно впаяна в системную плату. В таком случае придется заменить всю системную плату.
Разборка корпуса ноутбука
Хотя ноутбуки не настолько стандартизированы, как большинство настольных компьютере, в конструкции ноутбуков существует множество совпадений. Разборку, модернизацию, ремонт и повторную сборку ноутбука осуществить несколько сложнее, чем те же операции для настольного компьютер; но здесь нет ничего такого, с чем невозможно справиться при наличии здравого смысла, опыта и осторжности. Конечно, неплохо иметь руководство по обслуживанию или сопрвождению, в котором рассматриваются пошаговые прцедуры, но, к сожалению, как уже отмечалось, такая документация обычно доступна только для ноутбуков от компаний IBM и Dell.
В качестве примера ноутбука будет использоваться IBM ThinkPad R40. Это отличная система на базе прцессора Pentium М, использующая мобильную технологию Intel Centrino. Ранее уже приводилась развернутая диаграмма компонентов этого компьютера (см. рис. 3.10). Теперь будет показана система в разобранном виде. Начнем с удаляемых устройств, а затем перейдем к использованию инструментов для доступа к внутренним компонентам.
Основная батарея
Начнем с основной батареи. Для отключения батареи выключите ноутбук, отведите фиксатор указательным пальцем и выгатите батарею (рис. 3,11).
Устройства UltraBay Plus
Модульные отсеки используются в большинстве современных ноутбуков. В данном случае применяется отсек UltraBay Plus в правой части корпуса. Этот отсек поддерживает различные модульные устройства, в том числе:
накопитель CD-ROM;
накопитель DVD-ROM;
комбинированный накопитель CD-RW/DVD-ROM;
накопитель DVD+-R/RW;
накопитель на гибких дисках 1,44 Мбайт;
адаптер второго жесткого диска; .
вторая батарея;
блок цифровых клавиш.
Все эти устройства устанавливаются и извлекаются одинаковым способом. Для извлечения модульного устройства отведите в сторону фиксатор, что приведет к выходу рычага. Захватив рычаг, вытащите устройство из отсека (рис. 3.12).
1. Отведите в сторону фиксатор батареи
Рис. 3.11. Отключение ос по иной батареи
ffОтведите в сторону фиксатор модульного отсека
f
f
Захватите рычаг отсека
Вытащите устройство
Рис. 3.12. Извлечение устройства из модульного отсекаРис. 3.12. Извлечение устройства из модульного отсека
Рис. 3.12. Извлечение устройства из модульного отсека
Рис. 3.12. Извлечение устройства из модульного отсека
Жесткий диск
Жесткий диск в большинстве ноутбуков имеет диаметр 2,5 дюйма и толщину 9,5 мм. Для извлечения жесткого диска из корпуса компьютера выкрутите шуруп держателя крышки жесткого диска (рис. 3.13).
Выкрутите шуруп из крышки накопителя
Рис. 3.13. Удаление держателя крышки жесткого дискаРис. 3.13. Удаление держателя крышки жесткого диска
Рис. 3.13. Удаление держателя крышки жесткого диска
Рис. 3.13. Удаление держателя крышки жесткого диска
Затем подденьте крышку и выдвиньте накопитель вместе с крышкой из корпуса ноутбука. Далее снимите крышку с накопителя, отведя фиксаторы в стороны и сняв крышку с диска (рис. 3.14).
Рис. 3.14. Извлечение жесткого диска
Модули памяти (SO-DIMM)
В большинстве современных ноутбуков используются 200-контактные модули памяти DDR SO-DIMM. Они являются эквивалентом 184-контактных модулей памяти DDR DIMM, которые применяются в настольных компьютерах. Для извлечения модулей SO-DIMM выкрутите шурупы, удерживающие люк доступа к памяти (на нижней части компьютера), и откройте люк. После этого отведите фиксаторы, удерживающие модуль в разъеме, в стороны и вытащите модуль из разъема (рис. 3.15).
Адаптеры mini-PCl
Производители ноутбуков часто предоставляют адаптеры для беспроводных сетей в виде модулей mini-PCI, которые можно приобретать отдельно в случае необходимости. Если новый ноутбук не поддерживает работу в беспроводных сетях, в него можно установить адаптер mini-PCl 802.1 la/b Wi-Fi. Для извлечения адаптера mini-PCl следует выкрутить шурупы, удерживающие люк доступа, и открыть люк (рис. 3.16).
Рис. 3.15. Извлечение модулей памяти
а. Выкрутите шуруп Philips
б. Выкрутите шуруп Tone
Удалите крышку для доступа к модулю minl-PCI
Рис. 3.16. Удаление люка доступа к адаптеру mini-PCI
После получения доступа к адаптеру осторожно отсоедините любые подключенные к нему антенны или провода. Адаптеры mini-PCI устанавливаются точно так же, как и модули памяти SO-DIMM. Для извлечения адаптера отведите фиксаторы в стороны и вытащите адаптер из разъема (рис. 3.17).
Отведите фиксаторы в стороны
4. Извлеките адаптер из разъема
Рис. 3.17. Извлечение адаптера mini-PCI
Клавиатура
Извлечение и установка клавиатуры может отличаться в зависимости от типа ноутбука. В этом примере для извлечения клавиатуры необходимо перевернуть компьютер и выкрутить пару шурупов, как показано на рис. 3.18.
11. Выкрутите шурупы
Рис. 3.18. Извлечение шурупов, удерживающих клавиатуру
Теперь переверните систему и, взявшись за переднюю часть клавиатуры, поднимайте ее в сторону экрана. Затем полностью снимите клавиатуру, отключив клавиатурный кабель (рис. 3.19).
Рис. 3.19. Отключение клавиатурыРис. 3.19. Отключение клавиатуры2.3.4.2.3.4.Нажмите на фиксаторСместите клавиатуру в сторону экрана Поднимите и извлеките клавиатуруНажмите на фиксаторСместите клавиатуру в сторону экрана Поднимите и извлеките клавиатуру
Рис. 3.19. Отключение клавиатуры
Рис. 3.19. Отключение клавиатуры
2.
3.
4.
2.
3.
4.
Нажмите на фиксатор
Сместите клавиатуру в сторону экрана Поднимите и извлеките клавиатуру
Нажмите на фиксатор
Сместите клавиатуру в сторону экрана Поднимите и извлеките клавиатуру
Батарея CMOS
Эта батарея подает питание на энергонезависимую память и микросхему часов. Для удаления батареи просто отключите кабель и вытащите се (рис. 3.20).
Рис. 3.20. Извлечение батареи CMOSРис. 3.20. Извлечение батареи CMOS1. Отключите кабель батареи CMOS2. Извлеките батарею1. Отключите кабель батареи CMOS2. Извлеките батарею
Рис. 3.20. Извлечение батареи CMOS
Рис. 3.20. Извлечение батареи CMOS
1. Отключите кабель батареи CMOS
2. Извлеките батарею
1. Отключите кабель батареи CMOS
2. Извлеките батарею
Модуль разъема PC Card/CardBus
Разъемы PC Card отключаются в виде единого модуля. Переверните ноутбук на тыльную сторону и выкрутите удерживающие шурупы из днища компьютера. Обратите внимание, что некоторые шурупы могут быть закрыты пластиковыми наклейками. Удалите наклейки и выкрутите нужные шурупы (рис. 3.21).
1, Выкрутите шурупы
Рис. 3.21. Выкручивание шурупов, удерживающих разъемы PC Card/CardBus
Переверните систему в нормальное положение и извлеките модуль разъемов PC Card (рис. 3.22).
Рис. 3.22. Извлечение модуля разъемов PC Card/CardBus
Плата CDC
Эта плата напоминает адаптер mini-PCf и предоставляет возможность расширения функций современных ноутбуков. Дочерние платы обычно обеспечивают работу модема стандарта V.92, однако бывают и платы с адаптером Bluetooth. Для извлечения дочерней платы переверните компьютер и выкрутите удерживающие шурупы (рис. 3.23).
1. Выкрутите шурупы
2. Выкрутите удерживающий плату шуруп
1
Рис. 3.23. Удаление шурупов, удерживающих дочернюю плату подсистемы связи
Переверните систему, найдите дочернюю плату и отключите ее от системы. Обратите внимание, что к плате могут быть подключены разъемы как для модема, так и для антенны адаптера Bluetooth, которые также следует отключить (рис. 3.24).
Радиатор центрального процессора/вентилятор
Блок радиатора центрального процессора/вентилятора обычно представляет собой систему отвода тепла с вентилятором с одной стороны и тяжелой металлической пластиной, присоединенной к центральному процессору, с другой стороны. Эта система обеспечивает охлаждение процессора и иногда остальных компонентов системы. Для удаления радиатора выкрутите удерживающие шурупы и поднимите радиатор, чтобы удалить его из системы (рис. 3.25).
Отключите разъемы дочерней платы и антенны Bluetooth
Отключите разъем модема
Рис. 3.24. Отключение дочерней платы подсистемы связи
Выкрутите шурупы, удерживающие радиатор центрального процессора с вентилятором
Отключите кабель вентилятора от системной платы
Поднимите радиатор/еенгилятор
Рис. 3.25. Отключение модуля радиатора центрального процессора/вентилятора
Центральный процессор (Pentium М)
В большинстве современных ноутбуков используются настольные или мобильные процессоры, устанавливаемые в плоское гнездо. Обычно центральные процессоры устанавливаются в гнезда ZIF (Zero Insertion Force), в которых применяется механизм замка для удержания или извлечения процессора. Вместо использования рычага для приподнимания разъема, как это происходит в настольных компьютерах, в большинстве ноутбуков применяется специальный шуруп. Чтобы разблокировать разъем ZIF, выкрутите шуруп п[Ютив часовой стрелки и аккуратно поднимите процессор, чтобы извлечь его из разъема (рис. 3.26).
1. Выкрутите шуруп гнезда ZIF против часовой стрелки
2. Извлеките центральный процессор из разъема
Рис. 3.26. Извлечение центрального процессора
Жидкокристаллический экран
Для удаления жидкокристаллического экрана переверните систему И выкрутите удерживающие шурупы из днища (рис. 3.27).
1. Выкрутите шуруп, удерживающий экран
Рис. 3.27. Удаление шурупов, удерживающих экран
Теперь переверните компьютер и удалите оставшиеся шурупы, удерживающие петли экрана и кабель. Отключите все кабели (рис. 3.28).
Выкрутите шурупы, удерживающие кабель
Отключите кабель экрана
Выкрутите шурупы, удерживающие петли экрана
Рис. 3.20. Удаление петель экрана и шурупов, удерживающих кабели
Поднимите петли экрана из пазов, в которых они находятся, и отделите экран от системы (рис. 3.29).
Рис. 3.29. Отключение экрана
Гнездо клавиатуры
Для удаления гнезда клавиатуры переверните компьютер и выкрутите удерживающие шурупы. Некоторые шурупы могут быть скрыты наклейками, которые необходимо удалить перед выкручиванием шурупов (рис. 3.30).
1. Выкрутите шурупы, удерживающие гнездо клавиатуры1. Выкрутите шурупы, удерживающие гнездо клавиатурыРис. 3.30. Удаление шурупов, удерживающих гнездо клавиатурыРис. 3.30. Удаление шурупов, удерживающих гнездо клавиатуры
1. Выкрутите шурупы, удерживающие гнездо клавиатуры
1. Выкрутите шурупы, удерживающие гнездо клавиатуры
Рис. 3.30. Удаление шурупов, удерживающих гнездо клавиатуры
Рис. 3.30. Удаление шурупов, удерживающих гнездо клавиатуры
Переверните компьютер в нормальное положение и поднимите гнездо клавиатуры, извлекая его из корпуса (рис. 3.31).
2. Извлеките гнездо клавиатуры
Рис. 3.31. Извлечение гнезда клавиатуры
Системная плата
Для извлечения системной платы, выкрутите удерживающие шурупы, как показано на рис. 3.32.
Теперь удалите плату, нажав рычаг и подняв системную плату из корпуса (рис. 3.33).
1. Выкрутите шурупы, удерживающие системную плату
2. Выдвиньте рычаг
Рис. 3.32. Выкручивание шурупов, удерживающих системную плату
2. Выдвиньте рычаг
3. Поднимите системную плату
Рис. 3.33, Извлечение системной платы
Настройка BIOS
В большинстве компьютеров базовая программа системной настройки встроена в микропрограмму BIOS. Такие программы настройки активизируются при нажатии определенной последовательности клавиш во время процедуры POST. Многие системы при выполнении процедуры POST выдают сообщение, в котором указана комбинация клавиш, необходимая для запуска программы настройки BIOS.
Основные производители стандартизировали следующие комбинации клавиш для входа в программу настройки BIOS во время процедуры проверки POST:
для AMI BIOS нажмите клавишу <Del>;
для Phoenix BIOS нажмите <F2>;
для Award BIOS нажмите <Dcl> или комбинацию клавиш <Ctrl+Alt+Esc>;
для Microid Research BIOS нажмите <Esc>,
Если система не реагирует ни на одну из этих клавиш, стоит обратиться к производителю или к документации, где могут быть указаны необходимые сведения.
Вот некоторые необычные комбинации, которые могут встретиться:
для IBM Aptiva/Valuepoint нажмите <F1>;
для старой версии Phoenix BIOS, загрузите систему в безопасном DOS-режиме и в приглашении командной строки нажмите комбинацию клавиш <Ctri+Alt+Esc> или <Ctrl+Alt+S>;
для ноутбуков Compaq нажмите <F10>,
В основном меню программы настройки BIOS можно обратиться к другим меню и подменю, содержащим различные разделы или экраны. Запишите параметры компьютера сразу после запуска программы BIOS Setup, например распечатан их на принтере. Если принтер подключен к компьютеру, нажмите комбинацию клавиш <Shift+Print Screen>, и копия экрана будет распечатана на бумаге. Некоторые программы настройки содержат несколько меню с информацией, поэтому придется распечатать несколько листов.
В ряде программ настройки предоставляются специальные параметры управления набором микросхем, установленных на системной плате. Эти параметры могут отображаться на нескольких экранах, поэтому стоит их записать. Большинство компьютеров при отключении батареи CMOS возвращают базовые параметры BIOS, принятые по умолчанию. При этом теряются все внесенные ранее изменения.
Доступ к программам настройки BIOS для конкретных производителей и моделей
В этом разделе показаны некоторые процедуры, необходимые для доступа к программе настройки BIOS в популярных моделях ноутбуков.
Ноутбуки IBM
В табл. 3.5 описаны методы запуска программы настройки BIOS на всех компьютерах серии IBM ThinkPad.
Таблица 3.5. Запуск программы настройки BIOS на компьютерах IBM ThinkPad
Современные модели ThinkPad
Для запуска программы настройки BIOS
Модельный ряд 240
При включении питания нажмите клавишу <F1>, пока отображается логотип ThinkPad
Модальный ряд 390
Модельный ряд 570 iSeries 1200
ISeries 1300
iSeries 1400
ISeries 1500
1 Series 172x
A20.A2t.A22, АЗО, A31
R30,R31,R32
S30,S3t
T20, T21.T22, T23.T3O
X20.X21.X22.X23.X24, X3O.X31
TransNote
R40,R40e,T40
При включении питания нажмите синюю клавишу Access IBM, пока отображается сообщение То interrupt normal startup, press the blue Access IBM button (для прерывания нормального запуска компьютера нажмите синюю клавишу Access IBM)
Старые модели ThinkPad
Для запуске программы настройки BIOS
300 350 500,510
В приглашении командной строки MS-DOS нажмите комбинацию клавиш <СМ+АПтГЗ> Система должна быть загружена в режиме MS-DOS, а не сеансе DOS в окне Windows
310, 315 310E/ED 315ED
При включении питания нажмите клавишу <F2>, пока во время загрузки отображается логотип ThinkPad
365C/CS 365CD/CSD 365E/ED
В приглашении командной строки М5-ОО5нажмите комбинацию клавиш <CM+AR+F11 >. Система должна быть загружена в режиме MS-DOS, а не сеансе DOS в окне Windows
365tyXD
Пока компьютер отключен, нажмите и удерживайте во время включения питания клавишу <F1X Продолжайте удерживать клавишу <F1>, пока на экране не появится программа настройки BIOS
360,355,360,385,560,600,
Пока компьютер отключен, нажмите и удерживайте во время включения питания
701C/CS 75x, 76x, 770
клавишу <F1>. Продолжайте удерживать клавишу <F1 >, пока на экране не появится программа настройки BIOS. В модели ГР 701 доступ к программе установки можно получить в любой момент, нажав комбинацию клавиш <Fn+F1 >
700/C, 720/C
При загрузке компьютера нажмите комбинацию клавиш <Ctii+Alt*lns>, когда курсор переместится в верхнюю правую область экрана сразу после теста оперативной
памяти
71 ОТ, 730T
Во время включения компьютера нажмите и удерживайте переключатель "спящего’* режима
Настройка BIOS
95
Ноутбуки Toshiba
Методы запуска программы BIOS Setup, рассмотренные первыми в этом разделе, относятся к таким моделям ноутбуков от компании Toshiba:
Все Libretto, все Portege, Satellite 100CS, 105CS, 105СТ, 110CS, 110CT, 115CS, 115CT, 1555CDS, 200CDS, 205CDS, 2060CDS, 2065CDS, 2065CDT, 2100CDS, 21C0CDT, 2105CDS, 2140XCDS, 218OCDT, 2210CDT, 2210XCDS, 2250CDT, 2250XCDS, 225CDS, 2500CDT, 2505CDS, 2505CDT, 251OCDS, 2515CDS, 2530CDS, 2535CDS, 2540CDS, 2545CDS, 2590CDT, 2595CDS, 2595CDT, 2595XDVD, 2615DVD, 2655XDVD, 2675DVD, 2715DVD, 2715XDVD, 2755DVD, 2775XDVD, 300CDS, 305CDS, 305CDT, 310CDS, 310CDT, 315CDS, 315CDT, 320CDS, 320CDT, 325CDS, 325CDT, 330CDS, 330CDT, 335CDS, 335CDT, 4000CDS, 4000CDT, 4005CDS, 4005CDT, 40 IOC DS, 4010CDT, 4015CDS, 1805-5177, 4015CDT, 402OCDT, 4025CDT, 4030CDT, 4060CDT, 4080CDT, 4080XCDT, 4085XCDT, 1415-5115, 1415-5105, 2410-5204, 1410-5174, 24105203, 1410-5173, 1415-5174, 1415-5173, 1405-5172, 1405-5171, 1400-5152, 2400-5252, 2400-5202, 2400-5251, 2400-5201, 1400-S151, 2405-5202, 1405-5152, 2405-522'., 2405- S201, 1405-5151, 4090XDVD, 4100XDVD. 2800-5201, 2805-5201, T2100, T2100CS, T2100CT, T2105CS, T2105CS, T2105CT, T2110CS, T2115CS, T2130CS, T2130CT, T2150CDS, T2150CDT, T2155CDS, 2800-S202, 2805-5301, 2805-S401, 2805-5202, 28055302, 2805-5402, 1805-5203, 1805-5253, 1800-S203. 1800-5253, 2805-S503, 2805-S603, 2590CDS, 2590XDVD, 2695DVD, 220CDS, 2545XCDT, 1805-5273, 1805-5204, 18055254, 1805-5274, 1800-5204, 1800-5254, 2O6OCDT, 1800-5206, 1800-5256, 1805-5255, 1805-5154,1805-5207, 1800-5207, 1800-5274, 1805-5278, 1805-5208, все Satellite Pro, все ■ ТЕ-Series и все Tecra.
Эти модели поддерживают три способа запуска программы настройки BIOS.
Из Windows с помощью программы HWSetup. Программа HWSetup содержится в пакете программ Toshiba Utilities, предоставляемом вместе с компьютером. Этот пакет можно получить на Web-узле сервисного обслуживания компании Toshiba. Для запуска программы HWSetup откройте окно Панель управления (Control Panel) и дважды щелкните на значке программы HWSetup. При изменении некоторых параметров программа может потребовать nepeaaqiyaKH компьютера.
Когда компьютер отключен от электросети (и не не находится в "спящем" режи- ме/режиме ожидания). Нажмите кнопку питания на отключенном компьютере, нажмите клавишу <Esc> и удерживайте ее, пока выполняется проверка POST. По завершении проверки POST будет выдано приглашение на нажатие клавиши <Е1>, что приведет к запуску программы установки параметров BIOS.
Из MS-DOS с помощью программы TSETUP Программа TSETUP должна запускаться из MS-DOS, а не из окна сеанса DOS в Windows и не будет работать если запущен диспетчер памяти HIMEM.SYS, QEMM386 или их аналог. Программа предоставляется вместе с другим ПО компьютера if доступна для Web-узле сервисного обслуживания компании Toshiba.
Следующий метод, рассматриваемый в этом разделе, подходит для таких моделей ноутбуков Toshiba:
Satellite 1605CDS, 1625CDT, 1675CDS, 1695CDT, 1715XCDS, 1735, 1755, 1730, 1750, 3005-5303, 3005-5403, 3000-5353, 3005-5304, 3000-5304, 3000-5307, 3005-5308, 10055157, 10O0-S157, 1005-5158, 3005-S307, 3000-S309, 1905-S277, 1000-5158, 1200-5121, 1200-5122, 1905-5301, 1955-5801, 1955-S802, 1100-5101, 1905-5302, 1105, 1115-5103, 1905-S303,1955-S803,1905-5304, 1955-5804,1110-S153n 1115-5104.
В этих моделях используется система Phoenix BIOS. Для доступа к программе управления параметрами BIOS необходимо отключить компьютер (а не переводить его в "спящий" режим или в режим ожидания). Нажмите кнопку питания, затем нажмите и удерживайте клавишу <F2>. По завершении проверки POST появится экран программы BIOS Setup.
Последний рассматриваемый метод относится к таким моделям ноутбуков от компании Toshiba:
Satellite 5005-5504, 5005-S507, 5005-S508, 5105-S607, 5105-S608,5105-S501,5105-S701, 5105-S502, 5105-S702,5105-S901,5205-S503, 5205-5703,5205-5504и 5205-S704.
Эти системы не содержат программы BIOS Setup в ПЗУ компьютера. Единственным способом получить доступ к параметрам BIOS является запуск программы HWSetup в Windows, устанавливаемой производителем по умолчанию. Кроме того, как уже отмечалось, программу можно загрузить на Web-узле сервисного обслуживания компании Toshiba. Для запуска программы HWSetup откройте окно Панель управления (Control Panel) и дважды щелкните на значке HWSetup. При изменении некоторых параметров программы может потребоваться перезагрузка компьютера.
Ноутбуки Compaq
Перечисленные ниже методы используются для запуска программы управления параметрами BIOS на ноутбуках Compaq.
Для моделей Presario: включите питание компьютера и, пока отображается логотип BIOS, нажмите клавишу <Е2>.
Для моделей Evo: включите питание компьютера и нажмите клавишу <F10>, пока в левом нижнем углу экрана отображается сообщение “F10 - ROM Based Setup".
Для моделей Prosignia: включите питание компьютера и нажмите клавишу <ЕЮ>, пока в верхнем правом углу экрана отображается мигающий курсор.
Ноутбуки Dell, Gateway и другие
Для запуска программы управления параметрами BIOS на компьютерах Dell, Gateway, Sone, Acer, MFC, FOSA и большинстве других ноутбуков, включите питание компьютера и нажмите клавишу <F2>, пока на экране отображается логотип BIOS или компании- производителя.
Использование программы управления параметрами BIOS
После повторной сборки компьютера можно включить питание и запустить программу BIOS Setup, позволяющую настроить системную плату для доступа к установленным устройствам, а также системные дату и время. Кроме того, система проводит автоматическое обнаружение возможных неисправностей. После сборки ноутбука выполните приведенную ниже последовательность действие!.
Включите питание системы. Следите за сообщениями на экране и звуковыми сигналами из системного динамика.
Система должна автоматически выполнить тест POST, который состоит из проверки программы BIOS видеоадаптера, теста оперативной памяти и сбора информации об установленных компонентах. Если в процессе теста POST возникают фатальные ошибки, экранные сообщения могут не появиться и сообщение об ошибке будет выдано через динамик. Для этого используется кодовая последовательность звуковых сигналов. Соответствие кодов и ошибок описывается в документации к системной плате или программе BIOS.
9797Настройка BIOS
97
97
Если фатальной ошибки не произошло, на экране будет выдано сообщение о прохождении теста POST. В зависимости от типа программы BIOS, например Phoenix, AMI, Award и т.д., может потребоваться нажатие клавиши или комбинации клавиш для прерывания нормальной последовательности загрузки и перехода в меню программы управления параметрами BIOS. Обычно система выводит на экран сообщение, в котором указывается соответствующая комбинация клавиш, в противном случае обратитесь к документации BIOS. Для входа в меню управления параметрами BIOS используются клавиши <F1>, <F2>, <F10>, <Esc>, <Ins> и <Del>.
После запуска программы BIOS Setup воспользуйтесь ее интерфейсом для ввода текущих даты и времени, параметров жесткого диска, типа накопителя на гибких дисках, параметров видеоадаптера, клавиатуры и тд. Большинство новых BIOS автоматически определяют тип жесткого диска, что избавляет от необходимости вводить параметры вручную.
При сборке новой системы ввод параметров жесткого диска очень важен. Большинство новых версий BIOS автоматически определяют необходимые параметры, что исключает возможные ошибки, которые часто допускают неопытные сборщики компьютеров. В число этих параметров входят значения CHS (Cylinder Head Sector), скорость передачи данных и параметры файловой трансляции. Многие системы позволяют установить определяемый пользователем тип жесткого диска с ручным вводом количества цилиндров, секторов и головок. При указании типа вручную (не рекомендуется, если BIOS поддерживает автоматическое определение параметров жесткого диска) особенно важно записать используемые параметры, поскольку эти данные сложно получить в случае утраты.
Современные накопители с интерфейсом SATА/АТА поддерживают дополнительные параметры конфигурации, которые также стоит записать. К ним относятся режим файловой трансляции и скорость передачи данных. Для дисков объемом более 528 Мбайт режим трансляции отличается для разных версий BIOS. Обратите внимание на такие значения, как CHS, ECHS (Extended CHS), Large (аналог ECHS) или LB A (Logical Block Addressing). Обычно для дисков объемом более 528 Мбайт устанавливается значение LBA или Large. Изменение этого параметра после форматирования диска приведет к возникновению различных проблем в его работе.
После проверки всех параметров BIOS следуйте представленным на экране инструкциям или обратитесь к руководству по системной плате для сохранения параметров и выхода из программы управления BIOS.
Использование паролей
Ноутбуки предоставляют определенный уровень безопасности за счет встроенного механизма работы с паролями, отсутствующего в стандартных настольных ПК, Эти пароли отличаются от паролей операционной системы и приложений, установленных на компьютере. В следующих разделах рассматриваются только пароли, связанные с обеспечением безопасности ноутбука и установленного жесткого диска.
Типы паролей
Некоторые ноутбуки поддерживают использование до трех паролей. Два пароля обеспечивают максимальную безопасность, способа их восстановления при утрате не существует, в результате чего пользователь окажется без доступа к жесткому диску и системной плате.
Внимание!
Речь идет не о простых паролях, которые можно обойти или обнулить. Если пароли будут утеряны, получить доступ к данным на жестком диске или использовать системную плату будет невозможно, даже если жесткий диск подключить к другому компьютеру. Обнуление таких паролей возможно лишь в специализированных центрах сервисного обслуживания {а они потребуют подтверждения прав на владение ноутбуком}. По сути, жесткий диск и системную плату в большинстве случаев придется заменить. Не забывайте эту особенность и берегите такие пароли как зеницу ока.
Существует три вида паролей.
Пароль на включение (Power-on password — POP). Защищает систему от включения неавторизованным пол1>зователем. Пароль POP должен быть введен до загрузки операционной системы. Он хранится в энергонезависимой памяти системной платы. Если этот пароль будет утерян, его можно обнулить с помощью относительно простой процедуры.
Пароль жесткого диска (Hard disk password — HDP). Защищает информацию на жестком диске от доступа неавторизованных пользователей. Если установить пароль IIDP, никто не сможет воспользоваться данными на жестком диске без знания пароля, даже если диск будет установлен в другой компьютер. Пароль HDP хранится на жестком диске в области, недоступной для пользователя и системы. Получить или обнулить этот пароль в случае утери невозможно.
Пароль супервизора (Supervisor password — SVP). Защищает информацию, которая хранится в программе BIOS Setup. Пароль SVP должен вводиться для получения доступа к параметрам BIOS и изменения параметров кон фитураин и. Пароль SVP хранится в памяти специального типа на системной плате и не может быть получен или обнулен в случае утери.
Пароли POP и HDP запрашиваются при каждой загрузке системы. Компьютер откажется продолжать загрузку, пока не будет введен соответствующий пароль. Если указать только пароль SVP, паролю HDP по умолчанию присваивается аналогичное значение, но в процессе обычной работы запрос на ввод пароля HDP выдаваться не будет. В таком случае пароль запрашивается только при открытии меню программы BIOS Setup.
Пароль на включение (POP)
Пароль на включение компьютера (POP) поддерживается многими ноутбуками и хранится в энергонезависимой памяти. При его утере содержимое энергонезависимой памяти можно обнулить, установив переключатель сброса пароля, который обычно находится на системной плате компьютера, или отключив батарею CMOS. Как правило, инструкции по обнулению пароля POP представлены в руководстве пользователя или документации на обслуживание конкретной системы.
Если пароль на включение установлен, запрос на его ввод (значок в виде замка в углу экрана) будет отображаться в таких случаях:
во время проверки POST при каждом включении компьютера;
при возврате из режима ожидания.
Для установки пароля на включение выполните ряд действий.
Запустите программу управления параметрами BIOS, нажав клавишу <Е1> сразу после включения компьютера.
Выберите Password, а затем Power-On.
Введите необходимый пароль и нажмите клавишу <Enter>. Можно использовать любую комбинацию алфавитно-цифровых символов (A-Z, 0-9) длиной до семи символов. Пароль не чувствителен к регистру, т.е. прописные и строчные буквы воспринимаются одинаково.
Введите пароль еще раз для проверки. Нажмите клавишу <Enter>.
В ыберите ком ан ду Е xit и перезагруз ите ком и ьюте р.
Для изменения пароля на включение выполните следующее.
Выключите компьютер, подождите, как минимум, 5 секунд и снова включите.
После появления запроса на ввод пароля введите текущий пароль, нажмите пробел и клавишу <Enter>.
Для удаления пароля на включение, который был утерян или забыт, воспользуйтесь одним из представленных далее вариантов. .
Если в системе не установлен пароль супервизора (SVP), выполните действия, приведенные ниже,
Выключите компьютер.
У дал ите глав ную батарею.
Удалите батарею энергонезависимой памяти, обычно расположенную под клавиатурой возле модулей памяти. Конкретное ее размещение можно узнать в руководстве по сервисному обслуживанию ноутбука.
Включите компьютер и подождите, пока завершатся процедуры POST, после чего приглашение на ввод пароля не должно появиться.
Выключите компьютер и установите основную батарею и батарею энергонезависимой памяти.
Если система имеет установленный пароль супервизора (SVP), выполните перечисленные ниже действия.
Запустите программу BIOS Setup, нажав клавишу <Е1> во время включения компьютера.
В приглашении на ввод пароля введите пароль супервизора и нажмите клавишу <Enter>. Появится экран приложения по управлению параметрами BIOS.
Выберите команду Passwords Power-On.
Введите пароль супервизора, нажмите пробел и дважды клавишу <Enter>.
Выберите команду Exit и перезагрузите компьютер.
Пароль жесткого диска (НОР)
Пароль жесткого диска обеспечивает дополнительный уровень безопасности данных наравне с паролем на включение. Использование только пароля на включение может привести к тому, что злоумышленник установит жесткий диск в другой компьютер и получит доступ к данным. Пароль на жесткий диск позволяет полностью обезопасить данные. Поскольку HDP хранится непосредственно на жестком диске, он останется на нем до тех пор, пока не будет удален или изменен (что можно сделать, только владея этим паролем).
Если на жесткий диск установлен пароль, запрос на ввод пароля (который обычно выглядит, как значок в виде замка с дисковым цилиндром) отображается в таких случаях:
во время проверки POST при каждом включении компьютера;
после подключения жесткого диска к другому компьютеру во время каждой проверки POST;
если пароль супервизора не установлен, то пароль жесткого диска будет запрашиваться при каждом восстановлении системы из режима ожидания.
Для установки пароля на жесткий диск выполните ряд действии.
Запустите программу управления параметрами BIOS, удерживая клавишу <Ft> после включения компьютера.
Выберите команду Passwords HDD-1 или HDD-2, в зависимости от того, на какой диск устанавливается пароль.
Введите пароль и нажмите клавишу <Enter>. Можно использовать любую комбинацию из семи алфавитно-цифровых символов (A—Z, 0-9). Пароль не чувствителен к регистру, т.е. прописные и строчные буквы воспринимаются одинаково.
Введите пароль еще раз для проверки. Нажмите клавишу <Enter>.
Выберите команду Exit и перезагрузите компьютер.
Для изменения пароля на жесткий диск выполните действия, перечисленные ниже.
Отключите питание системы, подождите, как минимум, 5 секунд и включите компьютер.
После появления приглашения на ввод пароля, введите текущий пароль и нажмите пробел.
Введите новый пароль и нажмите пробел. Помните, что можно использовать не более семи символов.
Введите новый пароль еще раз для проверки. После этого нажмите клавишу <Enter>,
Для удаления пароля для жесткого диска выполните следующее.
Отключите питание системы, подождите, как минимум, 5 секунд и включите компьютер
После появления приглашения на ввод пароля, введите текущий пароль, нажмите пробел, затем клавишу <Enter>.
Большинство жестких дисков размером 2,5 дюйма для ноутбуков поддерживают установку пароля с помощью BIOS. Удостоверьтесь, что копия пароля храниться в надежном месте, так как при утрате пароля доступ к диску окажется невозможным! Без пароля жесткий диск и все содержащиеся па нем данные будут заблокированы и недоступны.
Пароль супервизора(SVP)
Пароль супервизора, защищающий аппаратную конфигурацию от неавторизованного изменения, позволяет реализовать еще одни уровень безопасности, в качестве дополнения к паролю на включение. Если и системе установлен пароль супервизора, запрос на его ввод выдается при запуске программы BIOS Setup (запрос представляет собой значок в виде замка рядом с изображением человека).
Пароль супервизора предоставляется системному администратору для управления несколькими системами (речь идет о ноутбуках, выдаваемых служащим крупных корпораций). Обычно этот пароль устанавливает администратор, а конечным пользователям знать его
не обязательно. Другими словами, пользователь может запускать систему без пароля супервизора. Пароль запрашивается только при запуске программы BIOS Setup; при его использовании следует иметь в виду ряд особенностей.
Только системный администратор, знающий пароль супервизора, может получись доступ к программе BIOS Setup. Если пароль супервизора установлен, запрос на ввод пароля отображается при каждой попытке доступа к параметрам BIOS.
Пользователь может использовать отдельный пароль на включение. Если установлены пароли супервизора и жесткого диска, жесткий диск защищен обоими паролями. Когда пароль жесткого диска не установлен, назначение пароля супервизора приводит к автоматическому назначению нелогичного пароля для жесткого диска.
Системный администратор может использовать пароль супервизора для доступа к компьютеру, на котором установлен пароль на включение. Другими словами, пароль супервизора важнее пароля на включение.
Пароль супервизора также важнее пароля на жесткий диск. Жесткий диск защищается одновременно паролем супервизора и паролем жесткого диска, если установлены оба пароля.
Системный администратор может установить один и тот же пароль супервизора на нескольких компьютерах, что значительно у прощает их администрирование.
Для установки пароля супервизора выполните ряд действий.
Запустите программу BIOS Setup, удерживая клавишу <Е1> после включения компьютера.
Выберите команду Passwords Supervisor.
Введите пароль и нажмите клавишу <Enter>. Можно использовать любую комбинацию из семи алфавитно-цифровых символов (A-Z, 0-9). Пароль не чувствителен к регистру, т.е. прописные и строчные буквы воспринимаются системой одинаково.
Введите пароль еще раз для проверки. Нажмите клавишу <Enter>.
Выберите команду Exit и перезагрузите компьютер.
Для изменения пароля супервизора выполните действия, перечисленные ниже.
Запустите программу BIOS Setnp, нажав клавишу <Е1> во время включения компьютера.
В приглашении на ввод пароля введите пароль супервизора и нажмите клавишу <Enter>. Появится меню для управления параметрами BIOS.
Выберите пиктограмму Password. После этого выберите пиктограмму Supervisor.
В ведите па роль супервизора, нажмите пробел.
Дважды нажмите клавишу <Enter>.
Выберите команду Exit и перезагрузите компьютер.
Обратите внимание: если в системе установлен пароль супервизора, паролю жесткого диска присваивается аналогичное значение. Пользователь даже не будет подозревать, что пароль установлен, так как в процессе загрузки BIOS автоматически вводит оба пароля и система загружается обычным образом. Но как только делается попытка входа в программу управления параметрами BIOS, установки жесткого диска на другой компьютер или модернизации аппаратного обеспечения, компьютер откажется загружаться, если не будет введен пароль супервизора (и аналогичный пароль жесткого диска).
Внимание!
При покупке бывшего в употреблении ноутбука удостоверьтесь, что все пароли, особенно супервизора и жесткого диска, обнулены. В противном случае нужно проверить, работают ли предоставленные пароли. Система с неизвестными паролями практически бесполезна, так как без ник использовать компьютер или получить доступ к жесткому диску невозможно.
Возможен ли “взлом” паролей на включение питания, супервизора и жесткого диска?
Если пароли жесткого диска и/или супервизора будут утеряны, большинство производителей, включая IBM, сразу ответят, что выхода нет. Вот цитата из документа компании IBM:
" При утере пароля жесткого диска или пароля супервизора не существует способа обнуления пароля или восстановления данных с жесткого диска. Компьютер необходимо доставить к продавцу или маркетинговому представителю компании IBM для замены жесткого диска или системной платы. Требуется доказательство права собственности на ноутбук и, возможно, дополнительная плата за обслуживание. Ни продавец, ни маркетинговый представитель не смогут вернуть работоспособность жесткого диска".
Несмотря на категоричность подобного заявления, одна компания все же "взломала" систему безопасности аппаратного обеспечения ноутбуков IBM, позволяя восстановить доступ к данным на жестком диске. Компания Nortek (www , nortek.on.са) первой догадалась, как обойти механизмы безопасности аппаратного обеспечения ноутбуков. К сожалению, услуги по восстановлению недешевы, так как необходимо удалить с системной платы/жесткого диска микросхему безопасности и вставить новую микросхему. Компания предлагает следующие расценки за восстановление жестких дисков:
85 долларов за разблокирование пароля жесткого диска без восстановления данных и без гарантий работоспособности жесткого диска;
145 долларов за разблокирование пароля жесткого диска с 30-дневной гарантией работоспособности диска (но без восстановления данных);
295 долларов за разблокирование пароля жесткого диска с восстановлением всех данных.
читывая, что за эти деньги можно приобрести новый жесткий диск объемом 80 Гбайт, причина, по которой не стоит терять пароль жесткого диска, вполне очевидна. Компания Nortek также предлагает услугу по восстановлению системных плат с утраченным паролем супервизора. Это стоит 95 долларов.
Поскольку ноутбук может быть похищен, рекомендуется устанавливать как пароль жесткого диска, так и пароль супервизора. В таком случае злоумышленник не сможет получить доступ к диску или воспользоваться самим компьютером, ведь системная плата будет заблокирована. Если после этого злоумышленник отправит ноутбук компании Nortek, он столкнется с действием представленного далее пункта политики компании.
"Компания Nortek Со Ltd. осознает степень ответственности, связанной с возможностью обхода механизмов безопасности ноутбуков IBM ThinkPad и жестких дисков Travelstar. С помощью эксклюзивной технологии мы предлагаем услуги по восстановлению данных и доступа к аппаратному обеспечению только законным владельцам портативных систем. Мы никогда не будем восстанавливать утраченные пароли на оборудование, которое было получено незаконным путем. Перед выполнением процедур по восстановлению паролей компания Nortek требует подтверждения прав на владение. Компания Nortek сохраняет серийные номера компьютеров, полученных для восстановления всех паролей. При этом выполняется проверка владельцев всех полученных систем; для всех подозрительных систем вступают в силу соответствующие юридические санкции".
Кроме того, Web-узел компании Nortek содержит ссылку на Web-узел Stolen Computer Registry (www.stolencomputers.org), на котором содержится информация о краденых ноутбуках, находящихся в розыске. Если компьютер будет похищен, рекомендуется без промедления связаться с компаниями Stolen Computer Registry и Nortek, сообщив им серийные номера компьютера, чтобы они знали о возможных попытках '‘восстановления” паролей украденной системы. Таким образом, при установке паролей супервизора и жесткого диска можно рассчитывать, что похититель окажется с совершенно бесполезным компьютером без доступа к важным данным.
Пароли Windows
Пароль на включение, пароль жесткого диска и пароль супервизора основаны на аппаратном обеспечении компьютера и не зависят от Windows или любой другой операционной системы. Аппаратные пароли не мешают использованию дополнительных паролей, поддерживаемых операционной системой. Дополнительная информация о таких паролях представлена в документации на операционную систему.
Глава 4
Процессоры
Самой важной частью любого компьютера является центральный процессор. В ноутбуках используется несколько типов процессоров от разных производителей. Хотя в некоторых ноутбуках устанавливаются процессоры, предназначенные для настольных ПК, создаются и специальные версии мобильных процессоров, оптимизированные для использования непосредственно в ноутбуках. Эта глава в основном посвящена мобильным процессорам, устанавливаемым в ноутбуки различных марок. На данный момент лидирующее положение на рынке процессоров для настольных и портативных ПК занимают компании Intel и AMD. Крэме того, относительную известность получила компания Transmeta, предлагающая серию процессоров с низким энергопотреблением под торговой маркой Crusoe, предназначенных исключительно для ноутбуков и субноутбуков. В настоящее время большинство ноутбуков оснащаются процессорами компании Intel, новые типы и версии которых появляются с завидной регулярностью. Первый шаг на рынке мобильных процессоров компания Intel сделала в далеком октябре 1990 года, выпустив процессор 386SL. С тех пор технология мобильных процессоров была значительно усовершенствована, вплоть до появления в марте 2003 года процессора Pentium М. Для сравнения: компания AMD начала “наступление" на рынок мобильных процессоров значительно позднее. Первыми процессорами AMD для мобильного рынка были К6-2 и К6-Ш, выпущенные в 1998 году. В мае 2001 года AMD объявила о выходе серии мобильных процессоров Athlon 4 (на базе ядра Palomino) и Duron. Мобильная версия процессора Athlon ХР вышла в апреле 2002 года, мобильный п|юцессор ХР-М появился в марте 2003 года. В 2004 году вышел новейший процессор Mobile Athlon 64.
Возможности мобильных процессоров
Наравне с другими компонентами ноутбуков, основное значение при проектировании мобильных процессоров имеют их размер, энергопотребление и тепловыделение. Снижение показателей соответствующих параметров позволяет процессорам функционировать в условиях небольшого корпуса ноутбука без перегрева и с поддержкой длительной работы от батареи. Обычно мобильные процессоры отличаются от настольных типом корпуса и показателями энергопотребления; кроме того, мобильные процессоры обладают некоторыми функциями, отсутствующими в настольных версиях. К слову сказать, ряд функций, свойственных настольным процессорам, изначально появились в мобильных процессорах. Технологии, реализованные только в мобильных процессорах, рассматриваются в следующих разделах.
Технология SL
Технология и архитектура SL, созданные компанией Intel, были изначально предназначены для уменьшения энергопотребления мобильных процессоров. Позднее технология SL стала доступна и для настольных версий процессоров. Впервые ЗЬбыла реализована в процессоре 386SL, выпущенном в октябре 1990 года и ставшим первым процессором, специально предназначенным для использования в ноутбуках. Процессор 386SL основан на ядре 386SX (с 16-разрядной шиной данных) с поддержкой функций по управлению питанием. Вслед за процессором 386SL в ноябре 1992 года появился процессор 486SL, основанный на ядре 486DX с поддержкой SL. Изначально 486SL был единственным SL-совместимым процессором, но к июлю 1993 года поддержка SL обеспечивалась уже во всех настольных процессорах 486 и Pentium с частотой от 75 МГц. Каждый процессор семейства х86, выпущенный после 1993 года, — от Pentium II до Pentium 4 — поддерживает технологию SL.
Технология SL включает в себя несколько процессорных функций, работающих на аппаратном уровне вне зависимости от установленной операционной системы или программного обеспечения.
Режим управления системой (System Management Mode — SMM). Выделенное специальное прерывание и адресное пространство памяти используется для управления питанием без поддержки со стороны операционной системы и другого программного обеспечения.
Система перезапуска ввода-вывода (I/O Restart). Инструкции ввода-вывода, остановленные прерыванием SMI (System Management Interrupt), могут автоматически перезапускаться после выполнения инструкции Resume (RSM).
Остановка часов (Stop Clock). Этот механизм управления обеспечивает быструю инициализацию статуса stop Grant и медленную инициализацию статуса Stop clock, когда центральный процессор работает на частоте 0 МГц.
Отключение питания AutoHALT. После выполнения инструкции HALT процессор переходит на обычный цикл шины HALT и передача тактовых сигналов к ядру процессора автоматически блокируется.
Отключение питания Auto Idle. Эта функция позволяет процессору сокращать частоту ядра до уровня частоты шины, если шина и ядро не перегружены.
Самым важным элементом технологии SL является режим управления системой (SMM), который позволяет управлять питанием аппаратных компонентов без использования других системных ресурсов. Для программного обеспечения SMM выделяется адресное пространство — SMRAM (System Management RAM), которое “невидимо" для операционной системы и другого программного обеспечения. Центральный процессор переходит а режим SMM в момент получения прерывания SM1, имеющего наибольший приоритет и не поддерживающего маскировку. Как только генерируется прерывание SMI (например, при доступе к устройствам , питание которых отключено), процессор реагирует, сохраняя свои текущие параметры в SMRAM. Затем процессор переходит в режим SMM и выполняет соответствующий код SMM (который также хранится в SMRAM). По завершении работы в режиме SMM (например, после включения питания устройства, к которому осуществлялся доступ) обработчик SMI выполняет инструкцию Resume (RSM), которая восстанавливает предыдущие параметры процессора из SMRAM.
Перезапуск ввода-вывода (I/O Restart) является одной из функций технологии SL, используемой в режиме управления системой. Например, если приложение выполняет инструкцию ввода-вывода с обращением к жесткому диску с отключенным питанием, генерируется прерывание SM1, начинается подача питания диску и инструкция ввода-вывода автоматически перезапускается. Этот процесс проходит незаметно для приложений и операционной системы, без вмешательства в их работу.
Кроме того, на базе технологии SL предоставляются дополнительные механизмы управления тактовой частотой, включая инструкции Stop Clock, AutoHALT и Auto Idle. Инструкция Stop Clock позволяет управлять тактовой частотой центрального процессора. При ее использовании рабочая частота процессора может быть уменьшена до 0 МГц, благодаря чему процессор будет потреблять всего несколько миллиампер электрической энергии. Этот режим также называется спящим (режим Sleep Mode в англоязычной Windows). Для дальнейшего снижения энергопотребления можно полностью отключить внешний генератор частоты для снижения энергопотребления до двух микроампер.
Инструкция AutoHALT является расширением традиционной инструкции HALT и связана с инструкцией Stop Clock. При выполнении инструкции HALT (приводящей к остановке выполнения процессором других инструкций), процессор автоматически выполняет инструкцию Stop Clock и переключается в спящий режим.
Инструкция Auto Idle позволяет сокращать номинальную частоту процессора (частота шины с коэффициентом умножения) до частоты внутренней шины процессора каждый раз, когда процессор простаивает во время обмена данными с памятью. Например, если процессор выполняет инструкцию в вода-вы вода и ожидает ответа от устройства, частота процессора автоматически сокращается до частоты шины, что позволяет сократить потребление энергии и не влияет на общую производительность системы.
Технологии управления энергопотреблением (SpeedStep/PowerNow!/Long Run)
Конструкторы ноутбуков постоянно сталкиваются с проблемой снижения энергопотребления компонентов мобильных систем. Большинство ноутбуков проектируются для работы с аккумуляторной батареей, необходимой, если сеть электропитания оказывается недоступной. Чем меньше потребление энергии, тем дольше сможет работать система без перезарядки батарей. Под сроком службы батареи подразумевается не общее количество циклов заряд- ки/разрядки, допустимое для батареи, а длительность каждого цикла. Чем меньше энергии потребляет система, тем дольше она работает от одного заряда. Актуален и вопрос сохранения энергии при работе от сети электропитания, что позволяет снизить'температуру компонентов и уменьшить количество тепла, генерируемого компьютером.
Процессоры Mobile Pentium Ш/Celeron, Pentium 4, Pentium M, AMD K6-2P, K6-IIIP, К6-Ш+, Mobile Duron, Mobile Athlon 4, Mobile Athlon 64, а также компании Transmeta поддерживают технологии управления производительностью процессора, которые продтевают время работы ноутбука от батарей и уменьшают температуру компонентов компьютера при работе от сети электропитания. Версия технологии энергосбережения от компании Intel получила название SpeedStep (оригинальное кодовое название Geyserville), от компании AMD — PowerNowI, а от компании Тransmeta — LongRun. Эти технологии позволяют сокращать частоту и потребляемое напряжение процессора при работе ноутбука от батарей Более ранние версии мобильных процессоров использовали описанную выше технологию SL, но дополнительное снижение напряжения позволяет еще более сократить потребление энергии и тепловыделение. Современные версии SL обеспечивают динамическое переключение режимов работы процессора в зависимости не только от типа источника питания компьютера, но и от загрузки процессора.
Хотя технология управления производительностью процессора в основном создавалась для ноутбуков, работающих от батарей, она применяется и при работе компьютера от сети электропитания, за счет чего снижается температура и уровень энергопотребления процессора. При подключении ноутбука к сети электропитания частота и напряжение питания процессора максимальны. При переходе на питание от батарей частота процессора н напряжение питания автоматически снижаются (при уменьшении множителя частоты, частота шины остается постоянной), что позволяет увеличить время работы батареи с сохранением относительно высокого уровня производительности. В большинстве случаев фактическое потребление энергии ноутбуком сокращается вдвое. Это значит, что ноутбук будет работать вдвое дальше, чем в режиме максимальной производительности, с незначительным снижением быстродействия. Например, процессор Mobile Pentium 4, работающий на частоте 3,06 ГГц, потребляет 101,4 Вт при работе в максимальном режиме (3,06 ГГц и 1,55 В). В режиме SpeedStep потребление энергии сокращается до 40,9 Вт (1,6 ГГц и 1,2 В). Таким образом, несмотря на снижение потребляемой мощности на 60%, частота снижается всего на 48%.
Сразу после включения ноутбука процессор работает в режиме оптимизации с минимальным быстродействием. Затем инструкции BIOS, драйверов или операционной системы могут перевести процессор из одного режима работы в другой.
Для реализации технологии энергосбережения требуются следующие компоненты:
процессор, поддерживающий технологию Speed Step/PowerNow!/Long Run;
системная плата, поддерживающая функции энергосбережения (на уровне микросхем системной логики, BIOS и регуляторов напряжения);
операционная система Win9x/Me, Windows NT/2000/XP;
драйвер SpeedStep/PowerNowI/LongRun (поставляется с Windows ХР).
Обычно все ноутбуки поставляются вместе с процессорами и другими аппаратными компонентами, поддерживающими технологии энергосбережения. Обратите внимание: хотя возможность модернизации процессора существует для многих ноутбуков, установить процессор с поддержкой технологий SpeedStep/PowerNowl/LongRun в более старый ноутбук, как правило, невозможно.
В компьютерах, работающих под управлением Windows Эх/Me и Windows NT/2000, требуется использование специальной конфигурационной утилиты для управления параметрами производительности процессора. Поскольку драйвером должна поддерживаться определенная системная плата ноутбука, драйвер предоставляется производителем или продавцом компьютера. Драйвер автоматически переключает режимы производительности процессора в зависимости от источника электропитания; при этом на панели задач Windows отображается специальный индикатор, указывающий на текущий режим работы процессора. Кроме того, драйвер добавляет вкладку управления производительностью процессора на панель Управление питанием (Power Management), для открытия которой следует щелкнуть на значке Управление питанием (Power Management) в окне Панель управления (Control Panel). Щелчок на индикаторе на панели задач позволяет переключаться между режимами Максимальная производительность (Maximum Performance), Автоматически (Automatic) (динамическое переключение) и Оптимизация использования батарей (Battery Optimized). Эти же режимы можно выбрать на панели Управление питанием. Кроме того, эта панель предоставляет возможность отключить отображение пиктограммы на панели задач, а также активизировать звуковые уведомления об изменении режима работы процессора.
В Windows ХР по умолчанию поддерживаются технологии энергосбережения SpeedStep, PowerNowl и LongRun, поэтому устанавливать специальный драйвер не требуется. В Windows используется алгоритм динамической балансировки производительности процессора и пог;)ебляемой им электроэнергии, основанный на показателях загрузки процессора и оставшегося заряда батареи.
В Windows ХР используются четыре специальные политики процессора (режимы работы) для управления производительностью процессора, приведенные в табл. 4.1 в порядке уменьшения потребляемой энергии.
Таблица 4.1. Политики процессора ■ операционной системе Windows ХР
Политика процессора
Описание
Отсутствует
Процессор всегда работает с максимальной производительностью
Адаптивная
Уровень производительности процессора зависит от его загрузки
Постоянная
Процессор всегда работает с минимальной производительностью
Многоэтапная
Процессор начинает работу с минимальной производительностью и для дальнейшего сокращения энергопотребления использует отключение частоты
Такие политики процессора непосредственно связаны с различными схемами управления питанием в Windows ХР. Схемы управления питанием выбираются на панели Управление питанием (Power Options). Устанавливая определенную схему управления питанием, пользователь выбирает политику процессора, которая будет использоваться при работе от электросети или от батарей. Операционная система Windows ХР предоставляет несколько стандартных схем управления питанием с предопределенными политиками процессоров. Ноутбук может использовать утилиты управления питанием, предоставленные его производителем. Эти утилиты позволяют выбирать дополнительные или даже создавать собственные схемы. В табл. 4.2 приведены стандартные схемы управления питанием и связанные с ними процессорные политики, применяемые в Windows ХР. Схемы представлены в порядке снижения потребления электроэнергии процессором.
Таблица 4.2. Стандартные схемы управления питанием в Windows ХР и связанные с ними процессорные политики
Схема управления питанием
Политика процессора
(при работе от сети электропитания)
Политика процессора (при работе от батареи)
Включен постоянно
Нет
Нет
Домашний/настольный компьютер
Нет
Адаптивная
Диспетчер энергосбережения
Адаптивная
Адаптивная
Портативный
Адаптивная
Адаптивная
Презентационный
Адаптивная
Многоэтапная
Экономия батарей
Адаптивная
Многоэтапная
Снижение рабочей частоты процессора приводит к уменьшению энергопотребления и значительному увеличению срока работы батареи, но за счет производительности процессора. Другими словами, приложения, которым требуется максимальная производительность процессора (например, игры), будут работать медленнее при переключении на питание от батарей. Кроме того, при изменении частоты процессора доступ к памяти временно блокируется, что может привести к проблемам в работе приложений, требующих поточного доступа к памяти (например, для воспроизведения видео). Проблемы в работе таких приложений проявляются в виде артефактов изображения и “выпадения” кадров. Если необходимо достигнуть максимальной производительности во время работы от батарей, придется вручную переопределить или отключить функцию управления энергосбережением.
Для отключения функции энергосбережения и принудительного перевода процессора в режим максимальной производительности в Windows 9х/Ме или NT/2000 необходимо воспользоваться приложением, которое предоставляется вместе с ноутбуком. Для Windows ХР необходимо выбрать схему управления питанием Включен постоянно (Always On), выполнив действия, описанные ниже.
Выберите команду Пуск^Панель управления (Starts Control Рапе!) (удостоверьтесь, что выбран классический вид окна Панель управления).
Дважды щелкните на пиктограмме Управление питанием (Power Options) и вьпжрите вкладку Схемы управления питанием (Power Schemes).
Во вкладке Схемы управления питанием выберите переключатель Включен постоянно.
В приведенных выше таблицах можно заметить, что при выборе схемы управления питанием Включен постоянно в Windows ХР автоматически отключается процессорная политика и процессор переводится в режим максимальной производительности.
Внимание!
Если использовать схему управления питанием Включен постоянно для ноутбука, срок работы последнего от батареи значительно сократится, а определенные компоненты компьютера могут очень нагреться или даже перегреться. Если ноутбук перегревается при питании от электросети, выберите другую схему управления питанием, например Диспетчер энергосбережения (Minimal Power Management) или Портативный (Portable/Laptop), в которой используется адаптивная процессорная политика для уменьшения энергопотребления в периоды минимальной загрузки процессора. Для уменьшения тепловыделения и увеличения срока работы от батареи воспользуйтесь схемами управления питанием Презентационный (Presentation) или Экономия батарей (Max Battery).
Корпуса мобильных процессоров
Генерируемое процессорами тепло было проблемой со времен появления первых компьютеров. В настольных компьютерах проблема высокой температуры в основном решается производителями корпусов. Несколько вентиляторов системы охлаждения и более грамотное расположение аппаратных компонентов внутри корпуса позволяют организовать циркуля-
цию воздушного потока, охлаждающего кроме компонентов и центральный процессор, который оборудован собственным радиатором и вентилятором.
Для ноутбуков размещение компонентов внутри корпуса не решает в полной мере проблему охлаждения, которая легла на плечи производителей мобильных процессоров и их корпусов. Хотя в большинстве ноутбуков используются специальные мобильные процессоры, предназначенные исключительно для применения в портативных компьютерах, в некоторых ноутбуках устанавливаются процессоры для настольных ПК, обладающие меньшей по сравнению с мобильными процессорами стоимостью. В последнем случае наибольшими проблемами являются время работы от батареи и тепловыделение.
Замечание
Как уже отмечалось, в некоторых ноутбуках устанавливаются стандартные процессоры для настольных ПК. Кроме значительного сокращения времени работы от батареи, эти системы могут перегреваться до такой степени, что к их корпусу будет невозможно прикоснуться. Именно поэтому перед приобретением ноутбука стоит уточнить модель установленного в нем процессора и знать преимущества/недостатки как мобильных, так и настольных версий процессоров.
В большинство мобильных процессоров встроен термодиод, используемый для контроля за температурой процессорного ядра. В портативных компьютерах показания термодиода необходимы для управления скоростью вентилятора и производительностью процессора. Существуют утилиты, применяющие термодиод для вывода информации о температуре на экран компьютера.
Корпус на пленочном носителе
Одним из первых решений проблемы размера и тепловыделения мобильных процессоров было использование корпуса на пленочном носителе (tape carrier package — TCP). Это метод, с помощью которого достигается уменьшение размера процессора, энергопотребления и тепловыделения. Процессор Pentium, смонтированный на системной плате в корпусе TCP, занимает намного меньше места и меньше весит, чем процессор в стандартном корпусе SPGA (Staggered Pin Grid Array — корпус с шахматным расположением выводов), применяемый для корпусов настольных версий процессоров Pentium. Сторона корпуса SPGA, равная 49 мм, в корпусе TCP уменьшена до 29 мм, а толщина корпуса TCP сокращена примерно до 1 мм. Вес снижен с 55 до менее чем 1 грамма.
Вместо использования металлических контактов, вставленных в разъем на системной плате, процессор в корпусе TCP — это открытый кристалл ядра в полиамидной пленке, напоминающей по своим характеристикам пленку для фотоаппаратов. Кристалл прикрепляется к пленке с помощью процессора автоматической сборки на ленточном носителе (tape automated bonding — ТАВ), Аналогичный процесс используется для подключения электрических контактов к жидкокристаллическим панелям. Пленка ламинируется медной фольгой, вытравливаемой для формирования проводников между процессором и системной платой. Это напоминает метод, которым электрические соединения фотографически вытравливаются на печатной плате.
Сформированные проводники имеют позолоченное покрытие, обеспечивающее надежный контакт с позолоченными выводами кремниевого кристалла и защиту от коррозии. Затем проводники припаиваются к самому кристаллу, весь корпус покрывается полиамидно- силоксановым пластиком и размещается на пленочном барабане для автоматической сборки. Для оценки размера процессора обратите внимание на рис. 4.1, где процессор показан рядом с канцелярской кнопкой.
Рис. 4.1. Процессор Pentium MMX и корпусе TCP
Барабаны с процессорами в корпусе TCP загружаются в специальные механизмы, вставляющие их непосредственно в системные платы ноутбуков. Подобный процессор невозможно изъять из системной платы для замены или модернизации. Поскольку к процессору не подключается радиатор или физическая оболочка, системная плата становится проводчиком тепла к радиатору, смонтированному с обратной стороны процессора. При этом для рассеивания тепловой энергии используется корпус портативного компьютера. В некоторых ноутбуках устанавливается вентилятор, управляемый термостатом, который позволяет более эффективно рассеивать выделяемое тепло.
Монтирование процессора в корпусе TCP на системную плату компьютера требует использования специальных инструментов, которые предлагаются основными поставщиками сборочного оборудования. С помощью этого оборудования лента с процессором обрезается до нужного размера, а края ленты, содержащие контактные дорожки, выгибаются для обеспечения надежного соединения с контактами на системной плате. При этом между процессором и поверхностью платы будет определенный зазор. Еще один инструмент используется для нанесения термопасты на монтажную область платы перед монтированием процессора. Это делается для отведения тепла к радиатору, который расположен с обратной стороны системной платы, и предотвращения нагрева паяных соединений.
Наконец, очередной инструмент используется для пайки koi пактов ленты и контактов системной платы. Сборка процессора в корпусе TCP обеспечивает надлежащий температурный контакт между кристаллом процессора и системной платой, позволяя процессору работать в стандартном температурном режиме даже без дополнительного охлаждения кристалла. Отказ от традиционного корпуса и закрепление кристалла процессора непосредственно па системной плате позволяют значительно сократить вес и размер упаковочного модуля процессора.
На рис. 4.2 предоставлена схема расположения контактных выводов стандартного пронес - сора Pentium в корпусе TCP.
teSwWiuBimSmEk : «SiniiSiiHilEHi! s! iiEHostl йЯ< 4В|М№н ji
Рис. 4,2. Контактные вы поды процессора Mobile Pentium в корпусе TCP
Мобильный модуль
Одним из типов корпуса для мобильных процессоров является мобильный модуль (mobile module — ММО), представленный на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Процессоры Mobile Pentium в мобильном модуле и корпусе TCP
Мобильный модуль включает в себя процессоры Pentium или Pentium II в корпусе TCP, смонтированном на небольшой плате вместе с источником питания, кэш-памятью г лоро го уровня и микросхемой North Bridge набора системной логики. Этот основной набор микросхем используется для подключения процессора к стандартным системным шинам и микросхеме South Bridge, как показано на диаграмме (рис. 4.4). Микросхемы North Bridge и South Bridge обеспечивают работу микросхем набора системной логики. Обычно при проектировании ноутбука производитель приобретает мобильный модуль (вместе с микросхемой North Bridge) у компании Intel, а системная мата с микросхемой South Bridge приобретается у сторонней компании.
Процессор FOntlum® с технологией МИХ™
Рис. 4.4. Схема компонентов мобильного модуля процессора Intel Pentium
Более новая версия мобильного модуля ММО, которая называется MCC (Mobile Module Connector), была доступна в вариантах ММС-1 и ММС-2. Процессоры Celeron и Pentium II поставлялись в вариантах ММС-1 и ММС-2, а процессор Pentium Ш — только в варианте ММС-2. Процессоры Pentium II и Pentium П1 в модуле ММС-2 поддерживали микросхему 82443ВХ набора системной логики Intel 440ВХ, подключаемую к микросхеме South Bridge РПХ4Е/М PCI/ISA, встроенной в системную плату ноутбука.
Во многих отношениях модули ММО/ММС напоминают njxmeccop Pentium II в виде картриджа с односторонним расположением контактов (Single Edge Cartridge — SEC), однако в мобильный модуль добавляются элементы системной платы.
Модули взаимодействуют на уровне электрических сигналов с системной платой посредством шины PCI с напряжением 3,3 В и шипы памяти с напряжением 3,3 В, а управляющие сигналы системной логики Intel обеспечивают работу компонентов набора микросхем в модуле с компонентами системной платы. Кроме того, мобильный модуль Intel содержит единственный проводник тепловой энергии, переносящий выделяемое тепло основным механизмам охлаждения ноутбука.
Мобильный модуль (рис. 4.5) монтируется с помощью шурупов и направляющих, что позволяет защитить процессор от ударов и вибраций, возникающих в процессе эксплуатации ноутбука. Размеры мобильного модуля составляют 4 дюйма (101,6 мм) в длину, 2,5 дюйма (63,5 мм) в ширину и 0,315 дюйма (8 мм) в высоту (в области разъема модуль имеет высоту 0,39 дюйма, или 10 мм),
Рис. 4.5. Мобильный модуль Pentium MMX с процессором, набором системной логики и кэш-па мятью второго уровня
Мобильный модуль значительно упрощает процедуру установки процессора в ноутбук, позволяет стандартизировать дизайн ноутбуков и избавляет от необходимости использования специального оборудования для монтирования процессоров в корпусе TCP непосредственно на системную плату. Кроме того, модуль дает возможность модернизировать процессор, что невыполнимо для процессора в корпусе TCP, впаянного в системную плату. Мобильные модули часто использовались в моделях ноутбуков с возможностью замены процессоров, поскольку позволяли производителю ноутбуков применять одну системную плату для разных версий процессоров.
Модуль ММС-1
Модуль ММС-1 (Mobile Module Connector 1) содержит процессор Mobile Pentium II, 256 или 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, микросхему 443ВХ North Bridge и регулятор входного напряжения 5-21 В. По сути, самые важные компоненты системной платы ноутбука размешены на мобильном модуле (рис. 4.6). Модуль ММС-1 оснащен шиной данных, работающей на частоте 66 МГц и поддерживает процессоры Pentium 11 с частотой 233, 266, 300, 333,366 и 400 МГц.
Рис. 4.6. Модуль ММС-1, содержащий процессор, кэш-память второго уровня, микросхему North Bridge и регулятор напряжения
Кроме того, модуль ММС-1 содержит теплопередающую панель, которая используется для подключения радиатора, и температурные датчики для контроля за внешней и внутренней температурой.
Модуль ММС-2
Модуль ММС-2 (Mobile Module Connector 2) содержит процессор Mobile Pentium 11 или III, 256 или 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, микросхему 443ВХ North Bridge и регулятор напряжения 5-21 В. Модуль ММС-2 имеет шину, работающую на частоте 66 МГц и доступен в версиях для процессора Pentium II с частотой до 400 МГц и Pentium Ilic частотой до 700 МГц.
Кроме того, модуль ММС-2 содержит теплоперсдающую панель, которая испол1>зуется для подключения радиатора, и температурные датчики для контроля за внешней и внутренней температурой (рис. 4.7).
Рис. 4.7. Модуль ММС-2, содержащий процессор, кэш-память второго уровня, микросхему North Bridge и регулятор напряжения
Добавление регулятора напряжения (Voltage Regulator Module—VRM) и мик]юсхемы North Bridge делают мобильный модуль больше похожим на системную плату, чем на процессор. Хотя это упрощает проектирование систем, поддерживающих работу с различными процессорами, производство модулей обходилось недешево, так как вынуждало производителей ноутбуков приобретать у Intel не только процессоры, но и компоненты системной платы. Различные типы мобильных модулей использовались, начиная с процессоров Pentium/Pentium II и заканчивая ранними моделями Pentium HI. Большинство более поздних процессоров Pentium III и все модели Pentium 4 и Pentium М поставляются в виде отдельного процессора, устанавливаемого в процессорный разъем.
Мини-картридж
Для процессора Pentium II компания Intel создала еще один корпус, который получил название .мини-картридж. Он проектировался специально для использования в сверхлегких ноутбуках, где громоздкий мобильный модуль оказал бы негативное влияние на дизайн системы. В мини-картридже содержатся только ядро процессора и 256/512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, размещенные в корпусе из нержавеющей стали (рис. 4.8). Мини-картридж напоминает стандартный картридж Pentium II для настольных процессоров.
Рис. 4.8. Мини-картридж процессора Pentium 11
Размер мин и-картриджа составляет 51x47x4,5 мм. Это корпус имеет четверть веса, одну шестую размера и потребляет треть мощности по сравнению с картриджем Pentium II для настольных ПК. Для подключения к разъему системной платы мини-картридж содержит 240 контактных выводов в нижней области картриджа. Контакты организованы в массив 8x30.
Корпуса BGA и PGA
Новым типом корпуса мобильных процессоров стали micro-BGA (ball grid array) и micro- PGA (pin grid array). В отличие от мобильных модулей, в этих корпусах содержится только процессор. Корпус BGA отличается размещением в нижней части микросхемы паяных соединений вместо контактных выводов, за счет чего достигается механическая стабильность (поскольку нет контактных выводов с угрозой искривления) и обеспечивает лучшую теплопередачу от ядра процессора к системной плате. В корпусе micro-PGA используются стандартные контактные выводы вместо паяных соединений, что позволяет устанавливать процессор в стандартный процессорный разъем.
Процессоры в корпусе BGA могут быть впаяны в системную плату пли установлены в разъем, а процессоры в корпусе PGA практически всегда устанавливаются в разъем. Все современные мобильные процессоры (от компании Intel и AMD) поставляются в корпусах BGA или PGA.
Корпус micro-BGA2
В корпусе micro-BGA2 содержится кристалл процессора, расположенный лицевой частью вниз на органической подложке и залитый закрепляющим эпоксидным материалом. Вместо контактных выводов в корпусе применяются паяные соединения, которые припаиваются непосредственно к системной плате или подключаются к ней через специальный разъем.
На рис. 4.9 показан процессор Pentium 111 в корпусе micro-BGA2, содержащем 495 контактных выводов.
Корпус Micro-PGA2
Корпус micro-PGA2 включает в себя процессор в корпусе BGA, смонтированный на специальном переходнике с контактными выводами. Контактный штырек имеет размер 1,2 мм в длину и 0,30 мм в диаметре.
На рис. 4.10 показан процессор Pentium III в корпусе micro-PGA2 с 495 контактами.
Рис. 4.9. Процессор Pentium Ш в корпусе micro-BGA2
Рис. 4.10. Процессор Pentium Ill в корпусе micro-PGA2
Корпус micro-FCBGA
Корпус micro-FCBGA (Hip chip ball grid array) состоит из кристалла, расположенного лицевой стороной вниз на органической подложке, залитой закрепляющим эпоксидным материалом (рис. 4.11). В корпусе используется 479 паяных круглых соединений диаметром 0,78 мм. В отличие от micro-PGA, корпус micro-FCBGA содержит несколько конденсаторов.
Рис. 4.11. Процессор Pentium III в корпусе micro-FCBGA
Корпуса micro-FCPGA и micro-FCPGA2
В корпусе micro-FCPGA (flip chip pin grid array) и micro-FCPGA2 содержится кристалл, расположенный на органической подложке, залитой закрепляющим эпоксидным материалом. Корпус micro-FCPGA2 содержит распределитель тепловой энергии (металлическую крышку), расположенный поверх кристалла для защиты кристалла от механических повреждений и лучшего рассеивания тепла. В корпусе micro-FCPGA используется 478 контактных выводов длиной 2,03 мм и диаметром 0,32 мм. В отличие от micro-PGA2. в корпусах micro-FCPGA и micro-FCPGA2 нет платы-переходника, а в нижней части корпуса размешены конденсаторы. Несмотря на то что в корпусе 478 контактных выводов, для процессорного разъема допускается применение 479 выводов.
На рис. 4.12 показан процессор Pentium Ш в корпусе micro-FCPGA. Обратите внимание, что мобильные процессоры Celeron, Pentium 4 и Pentium М имеют аналогичные корпуса и выглядят практически одинаково.
Рис. 4.12. Процессор Pentium III в корпусе micro-FCPGA (мобильные процессоры Celeron. Pentium 4 и Pentium М выглядят аналогичным образом)
В корпусе micro-FCPGA поставляются мобильные версии процессоров Pentium III, Pentium 4 и Pentium М. Хотя все эти процессоры устанавливаются в одинаковый разъем micro-479 (рис. 4.13), разные процессоры не совместимы между собой по контактам. Другими словами, если система содержит процессор Pentium III, устанавливать в систем1гую плату процессоры Pentium 4 или Pentium М нельзя, хотя они физически и подойдут для инсталляции в разъем.
Практически все современные мобильные процессоры поставляются в корпусах micro- FCBGA или micro-FCPGA. Основная причина использования этих видов корпуса — их стоимость. В этих корпусах с “перевернутым процессором" ядро процессора находится на подложке и крепится к нему небольшими паяными соединениями по периметру ядра. Это гораздо дешевле, чем использовать корпус PGA, в котором кристалл процессора вставляется в углубление в нижней части корпуса и контакты фактически прошиваются с помощью очень дорогого процесса пайки золотых проводов. Кроме того, для работы с ядром процессора, температура нагрева которого весьма высока, требуется применять керамическую подложку. Для защиты от повреждений кристалл снабжается металлической крышкой. Сборка корпуса PGA — сложный процесс, в котором задействовано множество компонентов.
Рис. 4.13. Разъем micro-479 PGA для мобильных процессоров Celeron, Pentium III, Pentium 4 и Pentium M в корпусе micro-FCPGA
Корпус с перевернутым кристаллом намного проще а проектировании, сборке и охлаждении, а также отличается более низкой ценой. Кристалл расположен в верхней части корпуса, поэтому тепло от процессора передается непосредственно на радиатор, а не на подложку. Пайки проводов не требуется, так как паяные соединения обеспечивают к]»епление кристалла непосредственно с подложкой. С помощью эпоксидного материала ядро закрепляется на подложке, поэтому в металлической крышке нет необходимости. Все современные настольные и мобильные процессоры компаний Intel и AMD выпускаются в корпусе с перевернутым кристаллом, позволяющем значительно сократить стоимость производства процессоров.
Свойства процессора
По мере появления новых процессоров их архитектура дополняется все новыми и новыми возможностями, которые позволяют повысить не только эффективность выполнения тех или иных приложений, но и надежность центрального процессора в целом. В этом разделе кратко описаны различные технологии, включая режим управления системой, суперскалярное выполнение, технологии ММХи SSE.
Режим SMM
Задавшись целью создания все более быстрых и мощных процессоров для портативных компьютеров, Intel разработала схему управления питанием. Эта схема позволяет процессорам экономно использовать энергию батареи, тем самым продлевая срок ее службы. Такая возможность впервые была реализована в процессоре 486SL, который является усовершенствованной версией процессора 486DX. Впоследствии, когда возможности управления питанием стали более универсальными, их начали встраивать в Pentium и во все процессоры более поздних поколений. Система управления питанием процессоров называется SMM (System Management Mode — режим управления системой).
Будучи физически интегрированной в процессор, SMM функционирует независимо. Благодаря этому она может управлять потреблением мощности, в зависимости от уровня активности процессора. Это позволяет пользователю определять интервалы времени, по истечении которых процессор будет частично или полностью выключен. Данная схема также поддерживает возможность приостановки/возобновления, которая позволяет мгновенно включать и отключать мощность, что обычно используется в портативных компьютерах. Соответствующие параметры устанавливаются в BIOS.
Суперскалярное выполнение
В процессорах Pentium пятого и последующих поколений встроен ряд внутренних конвейеров, которые могут выполнять несколько команд одновременно. Процессор 486 и все предшествующие в течение определенного отрезка времени могли выполнять только одну команду. Технология одновременного выполнения нескольких команд называется суперскалярной. Благодаря использованию данной технологии и обеспечивается дополнительная эффективность по сравнению с процессором 486.
Суперскалярная архитектура обычно ассоциируется с микросхемами RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с упрощенной системой команд). Процессор Pentium — одна из первых микросхем CISC (Complex Instruction Set Computer — компьютер co сложной системой команд), в которой применяется суперскалярная технология, реализованная во всех процессорах пятого и последующих поколений.
Рассмотрим на примере установки электрической лампочки инструкции CISC.
Возьмите электрическую лампочку.
Вставьте ее в патрон.
Вращайте до отказа.
И аналогичный пример в виде инструкций RISC.
Поднесите руку к лампочке.
Возьмите лами оч ку.
Подн и м ите ру ку к и а тро ну.
Вставьте лампочку в патрон.
Поверните ее.
Лампочка поворачивается в патроне? Если да, то перейти к п. 5.
Конец.
Многие инструкции RISC довольно просты, поэтому для выполнения какой-либо операции потребуется больше таких инструкций. Их основное преимущество состоит в том, что процессор осуществляет меньше операций, а это, как правило, сокращает время выполнения отдельных команд и соответственно всей задачи (программы). Можно долго спорить о том, что же в действительности лучше — RISC или CISC, хотя, по правде говоря, такого понятия, как “чистая" микросхема RISC или CISC, не существует. Подобная классификация не более чем вопрос терминологии.
Процессоры Intel и совместимые с ними можно определить как микросхемы CISC. Несмотря на это, процессоры пятого и шестого поколения обладают различными атрибутами RISC и разбивают во время работы команды CISC на более простые инструкции RISC.
Технология ММХ
В зависимости от контекста, ММХ может означать multi-media extensions (мультимедийные расширения) или matrix math extensions (.матричные математические расширения). Технология ММХ использовалась в старших моделях процессоров Pentium пятого поколения в качестве расширения, благодаря которому ускоряется компрессия/декомпрессия видеоданных, манипулирование изображением, шифрование и выполнение ввода-вы вода, т.е. почти все операции, используемые во многих современных программах.
В архитектуре процессоров ММХ есть два основных усовершенствования. Первое, фундаментальное. состоит в том, что все микросхемы ММХ имеют больший внутренний встроенный кэш, чем их собратья, не использующие эту технологию. Это повышает эффективность
выполнения каждой программы и всего программного обеспечения независимо от того, использует ли оно фактически команды ММХ.
Другим усовершенствованием ММХ является расширение набора команд процессора 57 новыми командами, а также введение новой возможности выполнения команд, называемой одиночный поток команд — множественный поток данных (Single Instruction — Multiple Data, SIMD\
В современных мультимедийных и сетевых приложениях часто используются циклы; хотя они занимают около 10% (или даже меньше) объема полного кода приложения, на их выполнение может уйти до 90% общего времени выполнения. Благодаря применению S1MD одна команда может осуществлять одну и ту же операцию над несколькими данными, подобно тому как преподаватель, читая лекцию, обращается ко всей аудитории, а не к каждому студенту в отдельности. Технология SIMD позволяет ускорить выполнение циклов при обработке графических, анимационных, видео- и аудиофайлов; в противном случае эта циклы отнимали бы время у процессора.
Компанией Intel было добавлено 57 новых команд, специально разработанных для более эффективной обработки звуковых, графических и видеоданных. Эти команды предназначены для выполнения с высокой степенью параллелизма последовательностей, которые часто встречаются при работе мультимедийных программ. Высокая степень параллелизма в данном случае означает, что одни и те же алгоритмы применяются ко многим данным, например к данным в различных точках при изменении графического изображения.
Такие компании, как AMD и Cyrix, лицензировали у Intel технологию ММХ и реализовали ее в собственных процессорах.
Инструкции SSE и SSE2
В феврале 1999 года Intel представила общественности процессор Pentium III, содержащий обновление технологии ММХ, получившей название SSE(Streaming SIMD Extensions — поточные расширения SIMD). До этого момента инструкции SSE носили имя Katmai New Instructions (KNI), так как первоначально они были включены в процессор Pentium III с кодовым именем Katmai. Процессоры Celeron 533А и выше, созданные на основе ядра Pentium III, тоже поддерживают инструкции SSE. Более ранние версии процессора Pentium II, а также Celeron 533 и ниже (созданные на основе ядра Pentium II) SSE нс поддерживают.
Инструкции SSE содержат 70 новых команд для работы с графикой и звуком в дополнение к существующим командам ММХ. Фактически этот набор инструкций кроме КМ имел еще и второе название — ММХ-2. Инструкции SSE позволяют выполнять операции с плавающей запятой, реализуемые в отдельном модуле процессора. В технологиях ММХ для этого использовалось стандартное устройство с плавающей запятой.
Инструкции SSE2, содержащие 144 дополнительные команды SIMD, были представлены в ноябре 2000 года вместе с процессором Pentium 4. В SSE2 были включены все инструкции предыдущих наборов ММХ и SSE.
Поточные расширения SIMD (SSE) содержат целый ряд новых команд для выполнения операций с плавающей запятой и целыми числами, а также команды управления кэшпамятью. Новые технологии SSE позволяют более эффективно работать с трехмерной графикой, потоками аудио- и видеоданных (DVD-воспроизведение), а также приложениями распознавания речи. В целом SSE обеспечивает следующие преимущества:
более высокое разрешение/качество при просмотре и обработке графических изображений;
улучшенное качество воспроизведения звуковых и видеофайлов в формате MPEG2, а также одновременное кодирование и декодирование формата MPEG2 в мультимедийных приложениях;
уменьшение загрузки процессора и повышение точности/скорости реагарования при выполнении программного обеспечения для распознавания речи.
Инструкции SSE и SSE2 особенно эффективны при декодировании файлов формата MPEG2, который является стандартом сжатия звуковых и видеоданных, используемым в DVD. Следовательно, процессоры, оснащенные SSE, позволяют достичь максимальной скорости декодирования MPEG2 без использования дополнительных аппаратных средств (например, платы декодера MPEG2). Кроме того, процессоры, содержащие набор инструкций SSE, значительно превосходят предыдущие версии процессоров при распознавании речи.
Одним из основных преимуществ SSE по отношению к ММХ является поддержка операций SIMD с плавающей запятой, что очень важно при обработке трехмерных графических изображений. Технология SIMD, как и ММХ, позволяет выполнять сразу несколько операций при получении процессором одной команды. В частности, SSE поддерживает выполнение до четырех операций с плавающей запятой за цикл; одна инструкция может одновременно обрабатывать четыре блока данных. Для выполнения операций с плавающей запятой инструкции SSE могут использоваться вместе с командами ММХ без заметного снижения быст]>одействия. SSE также поддерживает упреждающую выборку данных (prefetching), которая представляет собой механизм предварительного считывания данных из каш-памяти.
Обратите внимание: наилучший результат использования новых инструкций процессора обеспечивается только при их поддержке на уровне используемых приложений. Сегодня большинство компаний, занимающихся разработкой программного обеспечения, модифицировали приложения, связанные с обработкой графики и звука, что позволило в более полной мере использовать возможности SSE. Например, графическое приложение Adobe Photoshop поддерживает инструкции SSE, что значительно повышает эффективность использования процессоров, оснащенных SSE. Поддержка инструкций SSE встроена в DirectX6.1 и в самые последние видео- и аудиодрайверы, поставляемые с операционными системами Windows 98 Second Edition, Windows Me, Windows NT 4.0 (с пакетом обновления 5 или более поздним) и Windows 2000.
Инструкции SSE являются расширением технологий ММХ, a SSE2 — расширением инструкций SSE, Таким образом, процессоры, поддерживающие SSE2, поддерживают также инструкции SSE, а процессоры, поддерживающие SSE, в свою очередь, поддерживают оригинальные команды ММХ. Это означает, что стандартные MMX-приложения могут выполняться практически на любых системах.
Технологии 3DNowI, Enhanced 3DNow! и Professional 3DNow!
Технология 3DNow разработана компанией AMD в ответ на реализацию поддержки инструкций SSE в процессорах Intel. Впервые (май 1998 года) 3DNow реализована в процессорах AMD Кб, а дальнейшее развитие — Enhanced 3DNow — эта технология получила в процессорах Athlon и Duron. Новая технология Professional 3DNow! впервые появилась в процессорах Athlon ХР. Компания AMD лицензировала технологию ММХ компании Intel и реализовала полноценную поддержку инструкций ММХ в процессорах Кб, Athlon и Duron. Не желая дополнительно лицензировать инструкции SSE, в AMD разработали новый набор расширений для инструкций ММХ, получивший название 3DNowt. Аналогично 5SE/SSE2, технологии 3DNowl, Enhanced 3DNowl и Professional 3DNowl предназначены для ускорения обработки трехмерной графики, мультимедиа и других интенсивных вычислений.
Технология 3DNow! представляет собой набор из 21 инструкции S1MD, которые оперируют массивом данных в виде единичного элемента. В Enhanced 3DNowl добавлено еще 24 инструкции (19 инструкций SSE и пять DSP/коммуникаиионных инструкций), что составляет в итоге 45 инструкций. Будучи расширением ММХ, технология 3DNowl предоставляет функциональные возможности, аналогичные инструкциям SSE процессоров Pentium III и Celeron. Согласно данным компании AMD, технология 3DNow! расширяет возможности ММХ наравне с SSE, однако использует для этого меньшее количество инструкций и менее сложную архитектуру. Технологии обработки данных 3DNowI, Enhanced SDNowl и Professional 3DNowl хотя и подобны SSE, но несовместимы на уровне инструкций, поэтому производители программного обеспечения должны предоставить возможность поддержки каждой из этих технологий в отдельности. Последняя версия 3DNow! — 3DNow! Professional! —
добавляет 51 инструкцию SSE к набору команд 3DNowl Enhanced, благодаря чему процессоры AMD в полной мере поддерживают все возможности SSE. К сожалению, это не относится к инструкциям SSE2, которые на данный момент поддерживаются только процессорами Pentium 4 и Celeron 4.
Технология 3DNow, как и SSE, поддерживает операции S1MD с плавающей запятой, а также позволяет выполнять до четырех операций с плавающей запятой за один цикл Инструкции 3DNow для операций с плавающей запятой могут использоваться вместе с ком:шдами ММX без заметного снижения быстродействия. Поддерживается и упреждающая выборка данных — механизм предварительного считывания данных из кэш-памяти.
Наравне с SSE, инструкции 3DNow! в полной мере поддерживаются различными программными продуктами, в частности Windows9х, WindowsNT 4.0 и более новыми операционными системами Microsoft, В процессорах последнего поколения Athlon ХР и Athlon 64 реализована полноценная поддержка инструкций 55Езасчет применения технологии 3DNow! Professional.
Динамическое выполнение
Этот метод впервые использован в ми крекхемах Р6 (процессорах шестого поколения) и позволяет процессору параллельно обрабатывать сразу несколько команд, что сокращает время, необходимое для выполнения той или иной задачи. Это технологическое новшество включает в себя ряд элементов.
Предсказание множественного перехода (ветвления). Предсказание потока выполнения программы через несколько ветвлений.
Анализ потока команд. Назначение выполнения команд по мере готовности, независимо от их порядка в оригинальной программе,
Упреждающее выполнение. Увеличение скорости выполнения за счет опережающего просмотра счетчика команд и выполнения тех команд, к которым, вероятно, потребуется обратиться позже.
Предсказание перехода
Функция предсказания перехода, ранее применявшаяся только в универсальных процессорах старших моделей, позволяет процессору при высокоскоростном выполнении команд сохранять конвейер заполненным. Специальный модуль выборки/декодирования, включенный в процессор, использует высокооптимизнрованный алгоритм предсказания перехода, позволяющий предсказывать направление и результат команд, выполняемых через несколько уровней ветвлений, обращений и возвратов. Этот модуль напоминает шахматиста, который разрабатывает несколько различных стратегий перед началом шахматной партии, предсказывая ответные действия противника на несколько ходов вперед. Благодаря предсказанию результатов выполнения команды инструкции могут выполняться практически без задержек.
Анализ потока данных
Функция анализа потока команд используется для исследования потока данных, проходящих через процессор, и выявления любых возможностей выполнения команды с изменением заданной ранее последовательности. Специальный процессорный модуль отправки/вы- полнения контролирует команды и позволяет выполнять их в таком порядке, который оптимизирует использование модулей множественного суперскалярного выполнения. Возможность изменять последовательность выполнения команд позволяет сохранить занятость модулей выполнения даже в случае промаха кэш-памяти или обработки каких-либо информационно-зависимых команд.
Упреждающее выполнение
Способность процессора выполнять команды с помощью опережающего просмотра существующего счетчика команд называется упреждающим выполнением. Модуль отправки/вы- полнения, включенный в процессор, анализирует поток данных для выполнения всех команд,
существующих в буфере (накопителе) команд, и сохранения результатов их выполнения в буферных регистрах. После этого модуль изъятия анализирует содержимое пула команд, чтобы проверить наличие завершенных команд, не зависящих от данных, которые получены при выполнении других команд, или наличие команд, имеющих неразрешенные предсказания перехода. Результаты выполнения обнаруженных завершенных команд передаются в память модулем изъятия или соответствующей стандартной архитектурой Intel в том порядке, в котором они были получены. Затем команды удаляются из буфера.
В сущности, динамическое выполнение устраняет зависимость от линейной последовательности команд. Выполнение команд с изменением их последовательности позволяет максимально загрузить модуль выполнения и сократить время ожидания, необходимое для получения данных из памяти. Несмотря на то что порядок предсказания и выполнения команд может быть изменен, их результаты передаются в исходном порядке, для того чтобы не прерывать и не изменять течение программы. Это позволяет процессорам Р6 выполнять программы, оптимизированные для архитектуры Intel, точно так же, как это делали Р5 (Pentium) или процессоры более ранних версий, но на целый порядок быстрее!
Архитектура двойной независимой шины
Эта архитектура (Dual Independent Bus — DIB) впервые была реализована в процессоре шестого поколения и предназначалась для увеличения пропускной способности шины процессора и повышения производительности. При наличии двух независимых шин данных для ввода-вывода процессор получает доступ к данным с любой из них одновременно и параллельно, а не последовательно, как в системе с одной шиной. Вторая, или фоновая (backside), входная шина процессора с DIB применяется кэш-памятью второго уровня, поэтому она может работать значительно быстрее, чем в том случае, если бы ей пришлось использовать (совместно с процессором) основную шину.
В архитектуре DIB предусмотрено две шины: шина кэш-памяти второго уровня и шина, соединяющая процессор и основную память (FSB). Процессоры Pentium Pro, Celeron, Pentium П/Ш/4, Athlon и Duron могут использовать обе тины одновременно, благодаря чему снижается критичность такого параметра, как пропускная способность шины. Благодаря архитектуре двойной шины кэш-память второго уровня более современных процессоров может работать на полной скорости в ядре процессора на независимой шине, используя при этом основную шину центрального процессора (FSB) для обработки текущих данных, поступающих на микросхему и отправляемых ею. Шины работают с разной тактовой частотой. Шипа FSB, или главная шина центрального процессора, соединена с системной платой, а шина кэшпамяти второго уровня — непосредственное ядром процессора. При увеличении рабочей частоты процессора увеличивается тактовая частота кэш-памяти второго уровня.
Для реализации архитектуры DIB кэш-память второго уровня перемещена с системной платы в один корпус с процессором, что позволило приблизить быстродействие кэш-памяти второго уровня к быстродействию встроенной кэш-памяти, которое значительно превосходит быстродействие памяти, помещаемой на системную плату. Чтобы поместить кэш в корпус процессора, понадобилось модифицировать гнездо процессора.
Архитектура DIB также позволяет системной шине выполнять одновременно несколько транзакций (а не одну последовательность транзакций), благодаря чему ускоряется поток информации внутри системы и повышается эффективность. Все средства DIB повышают пропускную способность почти в три ]хш по сравнению с процессором, имеющим архитектуру одиночной шины.
Технология HyperThreading
Такие операционные системы, как WindowsNT 4.D/2000/XP Professional/2003 Server и Linux, в полной мере поддерживают компьютеры с двумя или более установленными физическими процессорами, дающими подобным системам большой прирост производительности по сравнению с однопроцессорными компьютерами. Тем не менее двухпроцессорные компьютеры и системные платы всегда были на порядок дороже их однопроцессорных "сородичей",
а добавление второго процессора в поддерживающую подобную модернизацию систему приводило к возникновению различных сложностей, связанных с подбором одинаковой тактовой частоты и конфигурационных параметров для двух процессоров. Новейшая технология HyperThreading (НТ) компании Intel позволяет одному процессору одновременно обрабатывать два независимых потока команд. Другими словами, НТ превращает один физический процессор в два виртуальных.
Изначально технология НТ была представлена в семействе серверных процессоров Xeon в марте 2002 года. Она позволила виртуально вдвое увеличить количество процессоров многопроцессорных серверов. Затем НТ появилась в предназначенных для рабочих станций процессорах Xeon с тактовой частотой шины 533 МГц, после чего в ноябре 2002 года дебютировала в процессоре Pentium 4 с тактовой частотой 3,06 ГГц, ориентированном на рынок домашних/офисных ПК.
Принцип работы
Поддерживающий НТ процессор имеет два набора общих регистров, регистры управления и другие системные компоненты. В то же время логические процессоры совместно используют кэш-память, вычислительные блоки и шины данных/внода-вывода. При выполнении программ каждый логический процессор обрабатывает один поток (рис. 4.14).
Рис.4.14. Процессор, поддерживающий НТ, позволяет заполнить время простоя выполнением другого процесса, тем самым увеличивая многозадачность и быстродействие многопоточных приложений
Совместное использование процессорных компонентов приводит к тому, что быстродействие системы с НТ-процессором меньше быстродействия систем с двумя физическими процессорами. Однако выполнение нескольких приложении или одного многопоточного приложения в системе с НТ-процессором демонстрирует прирост производительности примерно на 25% по сравнению с обычным однопроцессорным компьютером.
Требования к использованию
Технология НТ, доступная для настольных систем, впервые появилась в процессоре Pentium 4 с тактовой частотой 3,06 ГГц. Более быстродействующие процессоры Pentium 4 и процессоры Pentium 4 с тактовой частотой шины 800 МГц также поддерживают НТ. Тем не менее одного лишь процессора недостаточно для реализации этой технологии в компьютере. Существуют и другие требования.
Поддерживающая НТ системная плата (набор микросхем). Может понадобиться обновление BIOS.
Поддержка BIOS включения/отключения НТ. Если технология HyperThreading не поддерживается установленной операционной системой, НТ необходимо отключить средствами BIOS.
Совместимая с НТ операционная система, например Windows ХР Ноте или Professional. При использовании режима НТ в программе Device Manager (Диспетчер устройств) будет показано два процессора.-
Большинство новых наборов микросхем Intel для процессоров Pentium 4 поддерживают технологию НТ. Тем не менее, если системная плата или компьютер были выпушены до появления НТ, необходимо программно обновить ("перепрошить”) BIOS системной платы. Хотя операционные системы Windows NT 4.0 и Windows 2000 разработаны для использования нескольких физических процессоров, для обеспечения работы НТ-процессора потребуется изменить ряд конфигурационных параметров. Операционные системы Linux с версией ядра 2.4.18 и выше также поддерживают данную технологию.
Ранние результаты тестов показывают, что технология НТ заметно повышает производительность существующих приложений. В свою очередь, производительность специально созданных для поддержки НТ приложений будет еще выше.
Мобильные процессоры компании Intel
В этом разделе предоставлены подробные характеристики мобильных процессоров компании Intel, начиная от 486-х с технологией SL и заканчивая современными процессорами Mobile Pentium 4, Mobile Pentium 4-М и Pentium М.
Процессоры 486 с технологией SL
Процессор Intel 486SL и другие процессоры с технологией SL (SX, DX2, DX4) использовались в большинстве портативных компьютеров, выпускаемых с 1990 года. Версии DX2 и DX4 работают на удвоенной и утроен пой частоте шины, значительно повышая производительность центрального процессора.
Процессор 486 обладает следующими характеристиками:
32-разрядное целочисленное ядро RISC;'
8 Кбайт (SL/SX, DX2) или 16 Кбайт (DX4) унифицированной кэш памяти первого уровня на кристалле;
поддержка 4 Гбайт физической памяти;
поддержка 64 Тбайт виртуальной памяти;
интегрированный блок обработки чисел с плавающей точкой (математический сопроцессор);
выполнение одной инструкции за такт;
32-раарядная шина процессора, работающая на частоте 33 МГц (пропускная способность 133 Мбайт/с);
технология энергосбережения SL;
режим SMM;
ширина адресной шины составляет 32 бита.
В процессоре 486 используется 32-разрядная шина данных, т.е. за один такт по шине данных процессора можно передать 4 байта. При частоте шины 33 МГц пропускная способность равна 133 Мбайт/с. Кроме того, процессор 486 имеет 32-разрядную адресную шину, что позволяет адресовать 2Л32 байт ОЗУ, или 4 Гбайт. Тем не менее большинством наборов системной логики для процессора 486 поддерживался максимум 64 Мбайт оперативной памяти.
Процессор Mobile Pentium
Основная задача при конструировании мобильных процессоров — максимальное сокращение размера ядра, что позволяет П]хшессору работать при пониженном напряжении пинания, за счет чего снижается потребляемая мощность. Процессоры Mobile Pentium, работавшие на частоте 200 и 233 МГц и поддерживающие технологию ММХ (кодовое название Tillamook), были первыми процессорами, разработанными на основе 0,25-микронной технологии. На базе этой технологии компанией Intel были созданы процессоры Mobile Pentium/MMX, работавшие на частоте 300,266 и 166 МГц.
Технологический процесс на уровне 0,25-микрон и функции уменьшения напряжения позволили Intel сократить напряжение питания ядра с 2,45 до 1,8 В (2,0 В для версии п^юиессо- ра с частотой 266 МГц), а напряжение питания интерфейса ввода-вывода с 3,3 до 2,5 В. При этом быстродействие процессора было увеличено на 60% с сокращением потребляемой энергии на 53% по сравнению с процессором Mobile Pentium/MMX, работающим на частоте 166 МГц и произведенным с использованием 0,35-мнкронной технологии. Сокращение напряжения питания дало возможность увеличить время работы ноутбука от одного заряда батареи и уменьшить тепловыделение. Типичное потребление энергии сократилось с 7,7 Вт для процессора Mobile Pentium/MMX, работающего на частоте 166 МГц и произведенного с помощью 0,35-мнкронной технологии, до 3,9 Вт для процессора, работающего на частоте 233 МГц. Потребление энергии было уменьшено на 50%.
Процессоры Mobile Pentium были со временем вытеснены процессорами Mobile Pentium П/Ш/4/М и Mobile Celeron, однако технологии энергосбережения и уменьшения тепловыделения, применявшиеся в первых процессорах, продолжают применяться и в новых процессорах для ноутбуков.
Кроме того, компанией Intel производились обычные (без поддержки ММХ) процессоры Pentium, работавшие на частотах 75, 100, 120, 133 и 150 МГц и применявшиеся в дешевых ноутбуках. Такими процессорами поддерживалась технология снижения напряжения питания (voltage reduction technology — VRT). От системной платы процессор получал стандартное напряжение 3,3 В, но на самом деле работал с напряжением 2,9 В (3,1 В для модели, работавшей на частоте 150 МГц). Хотя различие в уровнях напряжения не так велико, как при переходе на 0,25-микронный процесс, технология VRT помогала снизить энергопотребление и тепловыделение процессора. Такие процессоры больше не производятся, их можно встретить только в старых портативных компьютерах.
Процессоры Mobile Pentium II и Mobile Pentium III
В апреле 1998 года компания Intel представила первые процессоры Mobile Pentium 11, работающие на частоте 233 и 266 МГц и производимые с помощью той же 0,25-м икронон технологии, что и процессоры Mobile Pentium/MMX, С напряжением ядра 1,7 В и буферов ввода- вывода 1,8 В новыми процессорами потреблялось даже меньшее напряжение, чем процессорами Mobile Pentium/MMX. Хотя при мощности 8,6 Вт процессор Pentium II, работающий на частоте 266 МГц, потребляет больше энергии, чем Pentium ММХ, работающий на той же частоте, не стоит забывать об интегрированной кэш-памяти второго уровня процессора Pentium II. У Pentium ММХ, потребляющего 4,5 Вт, такая кэш-память отсутствует.
Для сокращения энергопотребления и тепловыделения при сохранении быстродействия компанией Intel в конце 1998 года был создал процессор Mobile Pentium II, в котором применялся другой метод для доступа к кэш памяти. Базовый процессор Mobile Pentium II имел 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, работавшей на половинной частоте ядра, как и у настольного варианта процессора Pentium П. В обновленном варианте стала применяться кэшпамять второго уровня размером 256 Кбайт, работающая на полной частоте ядра. Размещением кэш-памяти на кристалле процессора удалось добиться того же быстродействия, что и для первой версии процессора Mobile Pentium II, а также снизить энергопотребление.
Процессор Mobile Pentium III представляет собой усовершенствованную версию процессора Mobile Pentium II, в которой также используется 256 Кбайт кэш-памяти второго уровня. Кроме того, в Mobile Pentium III реализовано несколько улучшений, включая переход на 0,18микронную технологию, напряжение питания 1,7 В (для версий, работающих на частоте 1 ГГц и 900 МГц) или 1,1 В (для версий, работающих на частоте 500 МГц), а также технологию энергосбережения SpeedStep, поддерживаемую процессорами с частотой 600 МГц и выше. Для сокращения размера ядра в большинстве версий процессора Mobile Pentium III использовался корпус EGA-2 или micro-PGA2. Кроме того, Mobile Pentium Ш поддерживает семь уровней тактовой частоты, применение которых позволило создать больше режимов энергосбережения, чем в старых версиях мобильных процессоров.
В табл, 4.3 указаны рабочая частота, технологический процесс и спецификации напряжения для процессоров Mobile Pentium II, Mobile Pentium III и Mobile Celeron от компании Intel.
Таблица 4.3. Спецификации мобильных процессоров компании Intel
Незшание процессора
Частота ядра,Частота шины.Технологический НапряжениеНапряжение
МГцМГцпроцесс, микрон ядра, Вбуферов в» ода -
вывода, В
Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium Pentium/MMX Pentium/MMX Pentium/MMX Pentium/MMX Pentium/MMX Pentium/MMX Pentium/MMX Pentium/MMX Pentium/MMX Pentium II Pentium II Pentium II Pentium II Pentium II Pentium II Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Celeron Pentium III Pentium III
75 50 0,35 2,9 3,3 100 66 0,35 2,9 3,3 120 60 0.35 2.9 3,3 133 66 0,35 2,9 3,3 150 60 0,35 3,1 3,3 120 60 0,35 2,45 3.3 133 66 0,35 2,45 3,3 150 60 0,35 2,45 3,3 166 66 0,35 2,45 3,3 166 66 0,25 1,8 2.5 200 66 0,25 1,8 2,5 233 66 0,25 1,8 2.5 266 66 0,25 2.0 2,5 300 66 0,25 2,0 2,5 233 66 0,25 1.7 1,8 266 66 0,25 1,7 1.8 300 66 0.25 1,6 1,8 333 66 0.25 1.6 1,8 366 66 0,25 1.6 1,8
400 66 0,25 1.6 1.8 266IV 66 0.25 1.5 1,8 266 66 0,25 1,6 1,8 300 66 0,25 1,6 1,8 333 66 0,25 1,6 1,8 366 66 0,25 1,6 1,8 400 66 0,25 1,6 1,8 433 66 0,25 1.9 1,8 466 66 0,25 1.9 1.8 400IV 100 0,18 1.35 1,5 450 100 0,18 1,6 1,5 500LV 100 0,18 1,35 1.5 500 100 0,18 1.6 1.5 550 100 0.18 1.6 1,5 600 100 0,18 1,6 1,5 650 100 0,18 1,6 1.5 700 100 0,18 1,6 1,5 750 100 0,18 1,6 1.5 400 100 0,18 1,35 1,5 450 100 0.18 1,6 1,5
Название процессора
Частота ядра, МГц
Частота шины, МГц
TехиологическиЙ процесс, микрон
Напряжение ядра, В
Напряжении буферов вв)да- вышода, В
Pentium 111
500
100
0.18
1.6
1,5
Pentium HI
500 ULV
too
0,18
1,1/0,975'
1,5
Pentium III
600 LV
100
0,18
1,35/1,1*
1,5
Pentium lit
600
too
0,18
1.6/1,35*
1,5
Pentium III
650
too
0,18
1,6/1,35*
1.5
Pentium ill
700
100
0,18
1,6/1,35*
1,5
Pentium III
700 LV
too
0,18
1,35/1,Г
1,5
Pentium III
750
too
0,18
1,6/1,35*
1,5
Pentium III
800
100
0,1В
1,6/1,35*
1.5
Pentium III
850
100
0,18
1,6/1,35*
1.5
Pentium III
900
100
0,18
1,7/1,35*
1.5
Pentium III
1
100
0.18
1,7/1,35'
1,5
* Используется технология Intel SpeedStep, позволяющая переходить на пониженную частоту и напряжение для сохранения заряда батарей.
LV — низкое напряжение.
ULV — ультранизкое напряжение.
Версии изменений ядра процессоров Mobile Pentium
Подобно настольным процессорам компании Intel, мобильные процессоры разрабатываются постоянно и модифицированные модели выпускаются с измененными версиями ядра, содержащими различные исправления и производственные модификации.
Замечание
Процессоры Mobile Pentium, Mobile Pentium MMX, Mobile Pentium II и Mobile Pentium III больше не производятся, хотя их все еще можно встретить в ряде продаваемых ноутбуков.
В табл. 4.4 и 4.5 приведены различные типы процессоров Mobile Pentium и Mobile Pentium MMX с версиями изменений ядра.
Таблица 4.4. Версии изменений ядра процессора Mobile Pentium
Тип
Семейство
Модель
Номер изменения
Производственный номер изменения
Частота ядра/шины
Номер
I, МГц спецификации
Примечание
0
5
2
1
В1
75/50
00601
TCP
0
5
2
2
ВЗ
75/50
00606
TCP
0
5
2
2
ВЗ
75/50
5X951
TCP
0/2
5
2
4
В5
75/50
00704
TCP
0
5
2
4
В5
75/50
5X975
TCP
0
5
2
5
С2
75/50
00725
TCP
0
5
2
5
С2
75/50
SKO79
TCP
0
5
2
5
тА1
75/50
00686
VRT, TCP
0
5
2
5
тА1
75/50
Q0689
VRT
0
5
2
5
тА1
90/60
00694
VRT. TCP
0
5
2
5
тА1
90/60
00695
VRT
0
5
2
5
тА1
75/50
SK089
VRT. TCP
0
5
2
5
тА1
75/50
SK091
VRT
0
5
2
5
тА1
90/60
SK090
VRT. TCP
0
5
2
5
тА1
90/60
SKO92
VRT
0
5
2
В
тс81
100/66
Q08B4
VRT, TCP
0
5
2
в
тсВ1
120/60
Q0779
VRT. TCP
0
5
2
в
тсВ1
120/60
00808
0
5
2
в
тсВ1
100/66
ЗЮ29
VRT, TCP
0
5
2
6
тсЕИ
120/60
SK113
VRT. TCP
0_
5
2
в
тсВ1
120/60
SK118
VRT. TCP
Тип
Семейство Модель НомерПроизводственный ЧастотаНомерПриме -
изменения номер измененияядра/шины, МГц спецификации чание
0
5
2
В
тсВ1
120/60
5X999
0
5
7
0
тА4
75/50
00848
VRT.TCP
0
5
7
0
тА4
75/50
00851
VRT
0
5
7
0
тА4
90/60
00849
VRT, TCP
0
5
7
0
тА4
90/60
00652
VRT
0
5
7
0
тА4
100/66
00650
VHT, TCP
0
5
7
0
тА4
100/66
00853
VHT
0
5
7
0
тА4
75/50
SK119
VHT, TCP
0
5
7
0
тА4
75/50
SK122
VHT
0
5
7
0
тА4
90/60
SK120
VRT, TCP
0
5
7
0
тА4
'90/60
SK123
VRT
0
5
7
0
тА4
100/66
SK121
VRT. TCP
0
5
7
0
тА4
100/66
SK124
VRT
0
5
2
с
тсСО
100/66
00867
VHT, TCP
0
5
2
с
тсСО
120/60
00879
VHT. TCP
0
5
2
с
тсСО
120/60
00880
3,1 в
0
5
2
с
тсСО
133/66
00881
VRT, TCP
0
5
2
с
тсСО
133/66
00882
3.1 в
0
5
2
с
тсСО
150/60
0024
VRT. TCP
0
5
2
с
тсСО
150/60
00906
TCP, 3,1 В
0
5
2
с
тсСО
150/60
0040
VRT
0
5
2
с
тсСО
75/50
SY056
VRT/TCP
0
5
2
с
тсСО
100/66
SY020
VRT/TCP
0
5
2
с
тсСО
100/66
5-4)46
3,1 В
0
5
2
с
тсСО
120/60
STO21
VRT, TCP
0
5
2
с
тсСО
120/60
STO27
3,1 В
0
5
2
с
тсСО
120/60
SY030
0
5
2
с
тсСО
133/66
STO19
VRT. TCP
0
5
2
с
тсСО
133/66
SYD28
3,1 в
0
5
2
с
тсСО
150/60
SY061
VRT. TCP
0
5
2
с
тсСО
150/60
SV043
TCP, 3.1 В
0
5
2
с
тсСО
150/60
SYD58
VHT
0
5
2
6
ЕО
75/50
00846
TCP4
0
5
2
6
ЕО
75/50
STO09
TCP4
Таблица 4.5. Версии изменений ядра процессора Mobile Pentium MMX
Тип
Семейство
Модель
Номер изменения
Произаодстаен- ный номер изменения
Частота ядра/шины, МГц
Номер спецификации
Примечание
0
5
4
4
тхАЗ
150/60
0016
ES, TCP, 2,285 В
0
5
4
4
тхАЗ
150/60
0061
ES, PPGA, 2,285 В
0
5
4
4
тхАЗ
166/66
0017
ES. TCP, 2,285 В
0
5
4
4
тхАЗ
166/66
0062
ES, PPGA, 2,285 В
0
5
4
4
тхАЗ
150/60
SL22G
TCP, 2,285 В
0
5
4
4
тхАЗ
150/60
SL246
PPGA, 2,285 В
0
5
4
4
тхАЗ
166/66
SL22F
TCP, 2,285 В
0
5
4
4
тхАЗ
166/66
SL23Z
PPGA, 2,285 В
0
5
4
3
тхВ1
120/60
0230
ES. TCP, 2,2 В
0
5
4
3
тхВ1
133/66
0130
ES. TCP, 2,285В
0
5
4
3
тхВ1
133/66
0129
ES, PPGA, 2,285 В
0
5
4
3
тхВ1
150/60
0116
ES, TCP, 2,285 В
0
5
4
3
тхВ1
150/60
0128
ES. PPGA, 2,285 В
0
5
4
3
тхВ1
166/66
0115
ES, TCP, 2,285 В
0
5
4
3
тхВ1
166/66
0127
ES, PPGA, 2,285 В
0
6
4
3
тх81
133/66
SL27D
TCP, 2,285 В
0
5
4
3
тхВ1
133/66
SL27C
PPGA, 2,285 В
0
5
4
3
тхВ1
150/60
SL26U
TCP, 2,285 В
0
5
4
3
тхВ1
150/60
SL27B
PPGA, 2,285 В
0
5
4
3
тхВ1
166/66
SL26T
TCP, 2,285 В
Тип
Семейство
Модель
Номер изменения
Производственный номер изменения
Частота ядра/шины, МГц
Номер спецификации
Примечание
0
5
4
3
тхЕИ
166/66
SL27A
PPGA. 2,285 В
0
5
8
1
туАО
166/66
0255
TCP, 1.8 В
0
5
8
1
туАО
200/66
0146
TCP, 1,8 В
0
5
8
1
туАО
233/66
0147
TCP, 1,8 В
0
5
8
1
туАО
200/66
SL28P
TCP, 1,8 В
0
5
8
1
туАО
233/66
SL28Q
TCP, 1,8 В
0
5
8
1
туАО
266/66
0250
TCP. 2.0 В
ES — инженерный образец (Engineering Sample). Эти процессоры не поступили в продажу, а проектировались для тестирования компьютеров.
TCP - корпус на пленочном носителе.
PPG А — пластиковая корпус PGА.
VRT — технология снижения напряжения.
2285 В — процессор Mobile Pentium с поддержкой ММХ и ядром, работающим с напряжением от 2285 до 2,665 В.
1,8 В — процессор Mobile Pentium с поддержкой ММХ, ядром, работающим с напряжением от 1,665 до 1,93 В, и напряжением буферов ввода-вывода от 2,375 до 2,625 В.
22 В - процессор Mobile Pentium с поддержкой ММХ и ядрам, работающим с напряжением от 2,10 до 2,34 В.
2,0 В — процессор Mobile Pentium с поддержкой ММХ, ядром, работающим с напряжением от 1.850 до 2,150 В, и напряжением буферов ввода-вывода от 2.375 до 2,625В.
В табл. 4.6 представлены версии изменений для процессоров Mobile Pentium II в мобильных модулях, мобильных картриджах и корпусах других типов.
Таблица 4.6. Версии изменений ядра процессора Mobile Pentium И
Семей-
Модель
Номер изменения
Объем хэш-памяти второго уровнв, Кбайт
Частота кэш-памяти второго уровня
S-спецификация
Ядро/шина. МГц
Примечание
6
5
mdAO
512
1/2 частоты ядра
SL2KH
233/66
МС. 1.7
6
5
mdAO
512
1/2 частоты ядра
SL2KJ
266/66
МС, 1,7
6
5
mmdAO
512
1/2 частоты ядра
PMD233
233/66
ММО 1,7
6
5
mmdAO
512
1/2 частоты ядра
PMD266
266/66
ММО 1,7
6
5
mdBO
512
1/2 частоты ядра
SL2RS
300/66
МС, 1.6'
6
5
mdBO
512
1/2 частоты ядра
SL2RR
266/66
МС. 1,6*
6
5
mdBO
512
1/2 частоты ядра
SL2RQ
233/66
МС, 1.6*
6
5
mdxAO
256
На частоте ядра
SL32M
266/66
МС, 1.6*
6
5
mdxAO
256
на частоте ядра
SL32N
300/66
МС, 1.6'
6
5
mdxAO
256
на частоте ядра
SL32P
333/66
МС. 1.6"
6
5
mdxAO
256
на частоте ядра
SL36Z
366/66
МС, 1,6'
6
5
mdbAO
256
на частоте ядра
SL32O
266/66
BG, 1 6"
6
5
mdbAO
256
на частоте ядра
SL32R
300/66
BG, 1 6"
6
5
mdbAO
256
на частоте ядра
SL32S
333/66
BG. 1 6"
6
5
mdbAO
256
на частоте ядра
SL3AG
366/66
ВО. 1 6"
6
5
mdbAO
256
на частоте ядра
SL3DR
266/66
BG, 1 5
6
5
mdbAO
256
на частоте ядра
SL3HH
266/66
PG, 1,6"
6
5
mdbAO
256
на частоте ядра
SL3HJ
300/66
PG. 1.6"
6
5
mdbAO
256
на частоте ядра
SL3HK
333/66
PG. 1.6“
6
5
mdbAO
256
на частоте ядра
SL3HL
366/66
PG, 1.6“
1,7 - ядро этих процессоров Mobile Pentium работает с напряжением 1,7 В.
1,6 * — ядро этих процессоров работает с напряжением 1,6 В ± 120 мВ.
1.6*' — ядро этих процессоровработает с напряжением 1,6 В х 135 мВ.
1,5 - ядро этих процессоров работает с напряжением 1,6 В ± 135 мВ.
МС — процессор Mobile Pentium II, смонтированный в мини-картридже.
ММО — процессор Mobile Pentium II, смонтированный на мобильном модуле вместе с микросхемой 440ВХ North Bridge.
BG — процессор Mobile Pentium II в корпусе BGA для низкопрофилыюго монтирования.
PG — процессор Mobile Pentium 11 в корпусе micro-PGA 1.
Версии изменений ядра процессоров Mobile Pentium III
Процессоры Mobile Pentium Ш также доступны в виде нескольких моделей с различными версиями изменений ядра, которые отличаются номером спецификации и другими характеристиками (табл. 4.7).
Таблица 4.7. Модели и версии изменений ядра процессоров Mobile Pentium III.
Частота. МГц
, Частота в режиме Speed Step, МГц
S-спецификация
Номер изменения
CPUID
Объем кэш-памяти второго уровня. Кбайт
Мощность, Вт
Мощность в режиме Speed Step, Вт
Напряжение, В
Корпус
400
—
SL3DU
ВА2
0681
256
10.1
—
1.35
BGA2
400
—
SL43K
вво
0683
256
10,1
—
1.35
BGA2
400
SL4JN
всо
0686
256
10.1
—
1.35
BGA2
450
—
SL3KX
РА2
0681
256
15.5,
—
1.6
BGA2
450
—
SL43L
ВВО
0683
256
15.5
—
1,6
BGA2
450
—
SL4JA
ВСО
0686
256
15,5
—
1,6
BGA2
450
—
SL4J0
РСО
0686
256
15,5
1,6
PGA2
450
—
SL3RF
РА2
0681
256
15,5
—
1,6
PGA2
450
—
SL3LG
РА2
0681
256
15,5
—
1.6
PGA2
450
SL43N
РВО
0683
256
15,5
—
1,6
PGA2
450
PML45
МА2
0681
256
14,1
1,6/1,35
ММС-2
002001АА
450
—
PML45
мво
0683
256
14,1
—
1,6/1,35
ММС-2
00210 1АВ
450
PML45
мео
0686
256
14,1
1,6
ММС-2
002201АС
500
—
SL3DT
ВА2
0681
256
16,8
—
1.6
BGA2
500
—
SL43M
ВВО
0683
256
16,8
—
1.6
BGA2
500
—
SL3PK
ВА2
0681
256
10,1
—-
1.35
BGA2
500
—
SL43Z
ВВО
0683
256
10,1
—
1.35
BGA2
500
—
SL4JB
ВСО
0686
256
15.5
—
1.6
BGA2
500
—
SL4JP
всо
0686
256
10,1
—
1,35
BGA2
500
300
SL4ZH
8С0
0686
256
6.1
4,5
1,1/0.975
BGA2
500
SL4JR
РСО
0686
256
16,8
-—
1,6
PGA2
500
—
SL3RG
РА2
0681
256
16,8
—
1.6
PGA2
500
—
SL3DW
РА2
0681
256
16,8
—
1.6
PGA2
500
—
SL43P
РВО
0683
256
16,6
—
1.6
PGA2
500
—
PML50
МА2
0681
256
15.0
—
1,6
ММС-2
00200 1АА
500
PML50
МВО
0683
256
15,0
—
1.6
ММС-2
002101АВ
500
——
PML50
мео
0686
256
15,0
—
1.6
ММС-2
00220 1АС
600
500
SL3PM
РА2
0681
256
20.0
12,2
1.6/1.35
BGA2
600
500
SL43Y
ВА2
0683
256
20.0
12,2
1.6/1,35
8GA2
600
500
SL4GH
ВВО
0683
256
14,4
8,1
1.35/1,1
BGA2
600
500
SL4JH
всо
0686
256
15,8
8.7
. 1,6/1,35
8GA2
600
500
SL4JM
всо
0686
256
14.4
8.1
1,35/1,1
BGA2
600
500
SL4JX
РСО
0686
256
20.0
12,2
1.6/1.35
PGA2
600
500
SL3TP
РА2
0681
256
20,0
12,2
1.6/1,35
PGA2
600
500
SL3PM
PAZ
0681
256
20,0
12.2
1.6/1.35
PGA2
600
500
SL443
РВО
0683
256
20,0
12,2
1.6/1.35
PGA2
600
500
PML60
МА2
0681
256
16,6
12,2
1,6/1.35
ММС-2
00200 1М
600
500
PML6O
МВО
0683
256
16,6
12.2
1.6/1.35
ММС-2
00210 1АВ
600
500
РММ60
мео
0686
256
16,6
12.2
1,6/1,35
ММС-2
00220 1АС
650
500
SL3PG
ВА2
0681
256
21.5
12.2
1,6/1,35
BGA2
650
500
SL43X
вво
0683
256
21.5
12.2
1,6/1,35
BGA2
650
500
SL4JJ
всо
0686
256
21.5
12,2
1,6/1,35
BGA2
650
500
SL4JY
РСО
0686
256
21,5
12,2
1.6/1,35
PGA2
Частота, МГц
Частот» ■ режиме Speed Step, МГц
S-спецификация
Номер изменения
CPUID
ОбъемМощность,
кэш-памяти Вт второго уровня, Кбайт
Мощность в режиме Speed Step, Вт
Напряжение, В
Корпус
650
500
SL3TQ
РА2
0681
256
21.5
12,2
1,6/1,35
PGA2
650
500
SL3PL
РА2
0681
256
21.5
12,2
1,6/1,35
PGA2
650
500
SL442
РВО
0683
256
21,5
12,2
1,6/1,35
PGA2
650
500
PML65 00200 1АА
МА2
0681
256
17.8
12.2
1,6/1,35
ММС-2
650
500
РММ65 00210 1АВ
МВО
0683
256
17.8
12,2
1,6/1,35
ММС-2
650
500
РММ65 00210 1АС
MC0
0686
256
17.8
12,2
1,6/1,35
ММС-2
700
500
SL56H
всо
0686
256
16,1
8.1
1.35/1,1
BGA2
700
550
SL3Z7
вво
0683
256
22,0
13,2
1,6/1.35
BGA2
700
550
SL4JK
всо
0686
256
22,0
13,2
1.6/1.35
BGA2
700
550
SL4JZ
РСО
0683
256
22,0
13,2
1,6/1,35
PGA2
700
550
SL4DL
РВО
0683
256
22,0
13,4
1,6/1,35
PGA2
700
550
SL3ZB
РВО
0683
256
22,0
13,4
1,6/1,35
PGA2
700
550
РММ70 00210 1АА
МВО
0683
256
19,1
13,4
1,6/1.35
ММС-2
700
550
РММ70
00220 1АВ
мео
0686
256
19,1
13,4
1.6/1,35
ММС-2
750
600
SL4JL
всо
0686
256
24,6
14,4
1,6/1.35
BGA2
750
600
SL54A
BDO
068А
256
24,6
14,4
1.6/1,35
BGA2
750
600
SL4K2
РСО
0686
256
24.6
14,4
1,6/1.35
PGA2
750
600
SL53P
PDO
068А
256
24,6
14,4
1.6/1.35
PGA2
750
600
SL4OM
МВО
0683
256
24,6
14,4
1,6/1,35
PGA2
750
600
SL44T
МВО
0683
256
24,6
14,4
1,6/1,35
PGA2
750
600
SL4AS
МВО
0683
256
24,6
14,4
1,6/1.35
BGA2
750
600
РММ75 00210 1АВ
МВО
0683
256
24,6
14,4
1,6/1.35
ММС-2
750
600
РММ75 00210 1АА
МВО
0683
256
24,6
14,4
1,6/1.35
ММС-2
750
600
РММ75 00220 1АВ
МСО
0686
256
24,6
14,4
1,6/1.35
ММС-2
800
650
SL4AK
ВСО
0686
256
25,9
15,1
1,6/1 35
BGA2
800
650
SL548
BDO
068А
256
25,9
15,1
1,6/1.35
BI3A2
800
650
SL4GT
РСО
0686
256
25,9
15,1
1.6/1.35
PGA2
800
650
SL53M
PDO
068А
256
25,9
15,1
1.6/1.35
Р'ЗА2
800
650
РММ80 00220 1АА
МСО
0686
256
24,6
14,4
1.6/1,35
ММС-2
850
700
SL4AG
всо
0686
256
27,5
16,1
1.6/1,35
BGA2
850
700
SL547
BDO
068А
256
27.5
16,1
1.6/1,35
BGA2
850
700
SL4AH
РСО
0686
256
27,5
16.1
1,6/1,35
РЗА2
850
700
SL53L
PDO
068А
256
27,5
16,1
1,6/1,35
РЗА2
850
700
РММ85 00220 1АА
МСО
0686
256
24,6
14,4
1.6/1.35
ММС-2
900
700
SL59H
ВСО
0686
256
30,7
16,1
1,6/1,35
BGA2
900
700
SL59J
РСО
0686
256
30,7
16,1
1.7/1,35
ВЗА2
1000
700
SL54F
800
068А
256
34,0
16.1
1.7/1.35
BGA2
1000
700
SL53S
PDO
068А
256
34,0
16.1
1.7/1.35
РЗА2
PGA2 — корпус micro-PGA2 с 495 контактными выводами.
BGA2 — корпус micro-BGA2 с 495 контактными выводами.
ММС-2 — корпус Mobile Module Connector-2.
SpeedStep — технология, позволяющая снижать частоту и напряжение питания процессора при работе от батареи.
Процессоры Mobile Pentium 4 и Mobile Pentium 4-M
Мобильный процессор нового поколения Pentium 4-М был впервые представлен в марте 2002 года. Если бы он получил номер вместо названия, он назывался бы 786, поскольку стал следующим поколением процессоров после 686. Процессор Mobile Pentium 4-М (рис. 4.15) поставляется в корпусе micro-FCPGA с 478 контактами для гнезда mobile PGA (mPGA479M).
Рис. 4.15. Процессор Mobile Pentium 4-М в корпусе micro-FCPGA
Далее представлены основные технические характеристики процессора Pentium 4.
Тактовая частота процессора колеблется в диапазоне 1,3-3,2 ГГц и выше.
Количество транзисторов — 55 млн., 0,13-ми кронная технология, площадь кристалла — 131 мм1 (Northwood; рис. 4.16).
Рис. 4.16. Кристалл процессора Pentium 4 Northwood
П рограм м н ая сов мести мость с п ре д ы ду щи м и 32- разря дн ы ми процессорам и I nte I.
Тактовая частота шины процессора 400 М Гц.
Арифметико-логические устройства (АЛ У) работают на удвоенной частоте ядра процессора.
Гиперконвейерная технология (20 ступеней).
Нестандартное выполнение инструкпий.
Расширенное прогнозирование ветвления.
Кэш-память первого уровня объемом 20 Кбайт (кэш контроля выполнения команд объемом 12 Кбайт плюс 8 Кбайт кэша данных).
Ассоциативная восьмнуровновая 128-разрядная кэш-память второго уровня объемом 512 Кбайт, работающая на частоте процессора.
Кэш-память второго уровня позволяет обрабатывать до 4 Гбайт ОЗУ и поддерживает код коррекции ошибок (ЕСС).
144 новых инструкции SSE2 для обработки звуковых и графических данных.
Расширенный модуль выполнения операций с плавающей запятой.
Несколько режимов снижения потребления мощности.
Компания Intel отказалась от использования римских цифр для обозначения процессоров, отдав предпочтение стандартной арабской нумерации. Pentium 4 представляет новую архитектуру NetBurst, включающую в себя гиперконвейерную технологию, механизм быстрого выполнения операций, системную шину с рабочей частотой 400/533/800 МГц и кэш-память контроля выполнения команд. Гиперконвейерная технология позволяет удвоить по сравнению с Pentium Ш интенсивность конвейерной обработки инструкций, что связано с уменьшением величины шага выполняемых операций. Это также дает возможность использовать более высокие тактовые частоты. Механизм быстрого выполнения позволяет двум целочисленным АЛУ работать с удвоенной частотой процессора, что делает возможным выполнение инструкций в течение полутакта. Системная шина с рабочей частотой 400/533/800 МГц представляет собой учетверенную шину, взаимодействующую с системным тактовым генератором с частотой 100/133/200 МГц, что позволяет передавать данные четыре раза за один такт. Кэш-памятью контроля выполнения команд является высокопроизводительный кэш первого уровня, содержащий примерно 12 Кбайт декодированных микроопераций. Это позволяет удалить дешифратор команд из основного выполняемого конвейера, что повышает производительность процессора.
Из всех перечисленных компонентов самый большой интерес вызывает быстродействующая шина процессора. В техническом аспекте шина процессора представляет собой учетверенную шипу подкачки с частотой 100 МГц, передающую данные четыре раза за один такт (4х) для достижения рабочей частоты 400 МГц. Ширина шины равна 64 разрядам (т.е. 64 бит или 8 байт), следовательно, ее пропускная способность составляет 3 200 Мбайт/с.
При использовании процессора Mobile Pentium 4-М вместе с драйвером Intel SpeedStep поддерживается технология Enhanced SpeedStep, которая обеспечивает динамическое переключение напряжения и частоты в двух режимах производительности. Это дает возможность менять частоту ядра и шины, а также напряжение питания ядра без перезагрузки компьютера. Рабочие тактовые частоты процессора Mobile Pentium 4-М указаны в табл. 4.8.
Таблица 4.8. Тактовая частота и потребляемое напряжение процессора Mobile Pentium 4-М
Максимальная производительностьРежим оптимизации заряда батареи
Частота процессора,ГГц
Напряжение, В
Потребляемая мощность, Вт
Оптимизированная частота, ГГц
Напряжение, В
Потребляемая мощность, Вт
2.60
1,3
35
1.20
1.2
20,8
2.50
1,3
35
1,20
1Д
20,8
2.40
1.3
35
1,20
1,2
20,8
2,20
1,3
35
1.20
1.2
20.8
2.0
1.3
32
1,20
1,2
20,8
1,90
1,3
32
1.20
1,2
20.8
1,80
1.3
30
1,20
1.2
20,8
1.70
1.3
24,5
1.20
1.2
20,8
1,60
1,3
30
1,20
1.2
20,8
1.50
1,3
26,9
1,20
1.2
20,8
1,40
1,3
25.8
1.20
1,2
20,8
В июне 2003 года компания Intel представила процессор Mobile Pentium 4, который отличается от Mobile Pentium 4-М (табл. 4.9).
Таблица 4.9. Характеристики процессоров Mobile Pentium 4-М и Mobile Pentium 4
ВозможностьMobile Pentium 4-МMobile Pentium 4
Частота шины. МГц
400
533
Частота процессора, ГГц
До2
до 3,2
Поддержка SpeedStep
Да
Да
Поддержка Hypert breading
Нет
Возможна
Напряжение, В
1.3/1.2
1.5/1,2
Мощность, Вт
35
70
Процессор Mobile Pentium 4 основан на настольной версии процессора Pentium 4, однако специально предназначен для работы при меньшем напряжении питания с поддержкой технологии SpeedStep. Процессор используется в высокопроизводительных ноутбуках, представляющих собой переносные рабочие станции. В таких компьютерах время работы от батареи не считается ключевым параметром.
Хотя характеристики процессора Mobile Pentium 4 во многом схожи с характеристиками его настольного варианта, Mobile Pentium 4 обеспечивает управление питанием и работает с пониженным напряжением, что делает его более подходящим для использования в ноутбуках, чем первоначальная версия процессора Pentium 4. В табл. 4.10 представлены спецификации процессора Mobile Pentium 4.
Таблица 4.10. Спецификации процессора Mobile Pentium 4
Максим альная частота процессора, ГГц
Минимальная частота процессора, ГГц
Частота шины процессора, МГц
S-спецификация
Мощность, Вт
3.20
1,6
533
SL77R
71
3,06
1,6
533
SL726
70
2,80
1,6
533
SL725
68,4
2,66
1,6
533
SL724
66,1
2,40
1,6
533
SL723
59,8
Процессор Pentium М
Это первый процессор компании Intel, созданный специально для использования в ноутбуках. Процессор Pentium М (кодовое имя Banias) был официально представлен в марте 2003 года вместе с семейством наборов микросхем 855 и сетевым адаптером mini-PCI PRO/Wireless 2100. Все они входят в группу технологий, объединенную под торговой маркой Centrino (рис. 4.17).
Hub-контролтер 82801DBMI/OHub-контролтер 82801DBMI/OHub-контроллер памяти B55PM/GMHub-контроллер памяти B55PM/GMПлата PRO/2100
Hub-контролтер 82801DBMI/O
Hub-контролтер 82801DBMI/O
Hub-контроллер памяти B55PM/GM
Hub-контроллер памяти B55PM/GM
В02.1 mini-PCI
Процессор Pentium M
Рис. 4.17. Компоненты Pentium М и Centrino
Ядром технологии Centrino является процессор Pentium М, который во многих отношениях представляет собой комбинацию лучших возможностей процессорных ядер Pentium Ш и Pentium 4 с использованием шины Pentium 4 и других функций. Далее представлены основные характеристики архитектуры Pentium М.
Синтез микроопераций. Микрооперации, являющиеся производными одной инструкции или макрооперации, соединяются, что позволяет достичь большей пропускной способности при уменьшении энергопотребления.
Технология свертывания расширенного указателя стека (Extended Stack Pointer — ESP). Высокоуровневому коду часто требуются интенсивные манипуляции со стеком. Свертывание расширенного указателя стека исключает микрооперации управления из списка расширенного указателя, что позволяет ускорить выполнение кода.
Кэш - память первого уровня объемом 32 Кбайт.
Кэш-память второго уровня объемом 1 Мбайт, размещенная на кристалле процессора (объем кэш-памяти второго уровня вдвое превышает аналогичный объем для процессоров Pentium III и Pentium 4).
Более широкие очереди ожидания и буферы TLB (translation lookaside buffers — TLB).
128 записей в буферах TLB.
Улучшенноепредсказанне переходов.
77 млн. транзисторов, 0,13-микронная технология, ядро площадью 84 мм2 (Northwood; см. рис. 4.16).
Процессор программно совместим с предыдущими версиями 32-разрядных процессоров от компании Intel.
Внешняя шина процессора, работающая на частоте 400 МГц.
Расширенный блок обработ к и ч исе л с п лавающей за пятой.
Несколько режимов работы с уменьшенным энергопотреблением, включая возможность отключать фрагменты процессора и кэш-памяти, которые не используются в данный момент.
Процессор Pentium М обеспечивает более высокую производительность, нежели Pentium 4 с аналогичной тактовой частотой, при этом потребляя значительно меньше энергии и выделяя меньше тепла.
Процессор Pentium М на основе ядра Banias содержит 77 млн. транзисторов и производится но 0,13-микронной технологии. Этот процессор доступен в вариантах, работающих на частоте 1,3-1,7 ГГц. Версия процессора на основе ядра Dothan, произведенная по 0,09- микроной технологии, работает на частоте от 1,8 ГГц. Процессорами Pentium М поддерживается технология Enhanced SpeedStep, позволяющая выбирать несколько режимов тактовой частоты и напряжения, а также расширенный набор инструкций Streaming SI MD Extensions 2 (SSE2) — последняя разновидность технологии MMX, реализованная в процессоре Pentium 4. Внешний вид кристалла процессора Pentium М показан на рис. 4.18.
Рис. 4.18. Кристалл процессора Pentium М на основе ядра Banias, произведенный по 0,13-ми кронной тех по логин
Обратите внимание: процессор Pentium М с ядром Banias (табл. 4.11) имеет кэш-память второго уровня объемом 1 Мбайт, которая занимает половину площади кристалла. Большой объем кэш-памяти стал причиной увеличения количества транзисторов в процессоре, так как обычно на один бит кэш-памяти требуется шесть транзисторов.
Таблица 4.11. Спецификации процессора Pentium М, ядро Banias
Максимальна# частота процессора , ГГц
Минимальна* частота процессора, МГц
Частота шины процессора, МГц
S-спецификация
Номер изменения
CPUID
Кэш-память второго уровня, Мбайт
1,30
600
400
St6N4
В-1
0695
1
1,40
600
400
SU5FB
В-1
0695
1
1,50
600
400
SL6F9
В-1
0695
1
1,60
600
400
SL6FA
В-1
0695
1
1,70
600
400
SL6N5
В-1
0695
1
В табл. 4.12 представлены спецификации процессора Pentium М на базе новейшего ядра Dotban, производимого по 0,09-микронной технологии и обладающего кэш-памятью немалого объема — 2 Мбайт.
Таблице 4.12. Спецификации процессора Pentium М, ядро Dothan
Максимальная частоте процессора, ГГц
Минимальная частота процессора, МГц
Частота шины процессора, Мг
5-специфика- ц ция
Номер изменения
CPUID
Кэш-память второго уровня, Мбайт
1,00
600
400
SL7V2
В-1
0606b
2
1.40
600
400
SL7VC
8-1
06D6h
2
1,80
600
400
SL89N
В-1
06D6h
2
2,10
600
400
SL7EN
В-1
06D6h
2
1,40
800
533
SL89N
С-0
08D8h
2
1,60
800
533
SL86M
С-0
08D8h
2
1,86
600
533
SL7SR
С-0
O8O8h
2
2,00
600
533
SL7SQ
С-0
08D8h
2
2,13
800
533
SL7SQ
С-0
08D8h
2
Centring под другими названиями
Название Pentium М обозначает только процессор, a Centrino — архитектуру, включающую в себя процессор Pentium М, набор микросхем 855 и беспроводной сетевой адаптер Intel PRO/2100 для инте))фейса mini-PCI. Ноутбуки могут быть собраны на основе процессора Pentium М и набора микросхем 855, но с использованием сетевого адаптера не от компании Intel; однако в соответствии с маркетинговыми правилами компании Intel для таких компьютеров запрещено использовать торговую марку Centrino, в частности наклейки с аналогичным названием. Поскольку связи между беспроводным сетевым адаптером и процессором или набором микросхем нет, торговая марка Centrino является методом захвата доли рынка беспроводных сетей компанией Intel. По сути, название Centrino не имеет прямого отношения к процессору Pentium М. Обратите внимание, что многие беспроводные сетевые адаптеры (например, от кампаний Atheros или Agere) обеспечивают сопоставимую или большую производительность и такое же низкое энергопотребление, как и адаптеры от компании Intel. Другими словами, если необходимо получить максимум производительности при максимальном сроке работы от батареи, ищите ноутбуки на основе процессора Pentium М, независимо оттого, есть на них наклейка с названием Centrino или нет.
Благодаря высокоскоростной шине данных, большому объему встроенной кэш-памяти и уменьшенному внутреннему конвейеру (похожему на конвейер процессора Pentium Ш) быстродействие процессора Pentium М гораздо выше, чем кажется при взгляде на его тактовую частоту. Этот факт доказан тестированием процессоров Mobile Pentium 4, Mobile Pentium 4-М и Pentium М. Результаты тестирования приведены в табл. 4.13.
Таблица 4.13. Сравнение показателей теста Mobil Mark 2002 и относительного времени работы от батареи для процессоров Mobile Pentium 4, Mobile Pentium 4-М и Pentium М
Тип центрального процессора
Частота процессора, ГГц
Частота шины, МГц
Показатель
MobilMark 2002
Относительное время работы отбатареи,ч
Mobile Pentium 4
3.06
533
216
2,43
Mobile Pentium 4
2.40
533
197
2,62
Pentium M
1.70
400
195
4,66
Mobile Pentium 4-M
2,60
400
179
2,80
Mobile Pentium 4-M
2,00
400
163
2,80
Mobile Pentium 4-M
1.40
400
142
2.87
Как видите, быстродействие процессора Pentium М, работающего на частоте 1,7 ГГц, значительно выше, чем у процессора Mobile Pentium 4-М, работающего на частоте 2,6 ГГц, и примерно одинаково с процессором Mobile Pentium 4, работающим на частоте 2,4 ГГц. При этом использование процессора Pentium М позволяет увеличить срок работы от батареи в два раза! Однако в таблице не указано, насколько снижено тепловыделение Pentium М. Корпус всех ноутбуков на основе процессора Pentium 4 становится при работе с ними настолько горячим, что их не рекомендуется держать на коленях во избежание ожогов. С другой стороны, процессором Pentium М используется меньше энергии, за счет этого снижено тепловыделение и корпус работающего ноутбука оказывается лишь чуть теплым на ощупь. Еще одно преимущество такого низкого тепловыделения — практически беззвучная работа компьютера, так как вентилятор процессора часто выключен.
Платформа Sonoma
В начале 2005 года компанией Intel было представлено второе поколение мобильной платформы Centrino, которое получило название Sonoma. В основе новой архитектуры лежит стремление Intel повысить производительность процессоров, расширить доступные функции ноутбуков и предоставить более надежную и производительную беспроводную связь.
В рамках новой платформы было представлено семь новых процессоров:
1,2 ГГц Pentium М 753 (Ultra Low Voltage — ULV);
1,5 ГГц Pentium M 758 (Low Voltage — LV);
1,6 ГГц Pentium M 730;
1,73 ГГц Pentium M 740;
1,86 ГГц Pentium M 750;
2,0 ГГц Pentium M 760;
2,13 ГГц Pentium M 770.
Новые процессоры основаны на ядре Dothan, частота шины FSB которого равна 533 МГц. Кроме того, все процессоры отличаются такими параметрами, как производство по0,09-мик- ронной технологии, поддержка технологии Enhanced SpeedStep и кэш-памяти второго уровня объемом 2 Мбайт.
В платформе Sonoma используется новый набор микросхем Mobile 915 (Alviso), поддерживающий оперативную память стандарта DDR2 с частотой 400/533 МГц. Кроме того, поддерживаются интерфейс Serial АТА и внутренняя шина PCI Express, на основе которой в будущем возможно вытеснение стандарта PC Card новым, более быстродействующим стандартом ExpressCard.
Процессоры Mobile Celeron
Мобильные версии процессоров Celeron доступны в нескольких вариантах, включая процессоры, основанные на Pentium П, Pentium Ш и Pentium 4.
Процессоры Mobile Celeron с частотой более 1,4 ГГц основаны на процессоре Mobile Pentium 4 и отличаются от него использованием кэш-памяти второго уровня объемом 256 Кбайт. Как и процессоры Mobile Pentium 4, процессоры Mobile Celeron поставляются в корпусе micro-FCPGA с 478 контактными выводами и устанавливаются в гнездо micro-479 PGA mobile (mPGA479M).
Мобильные процессоры Celeron на основе процессора Pentium 4 предназначены для дешевых портативных систем. Их характеристики совпадают с Pentium 4, за исключением кэшпамяти уменьшенного объема, а иногда сниженной частоты шины.
Мобильные процессоры Celeron, основанные на процессоре Pentium 4, работают на следующих частотах;
1,6 ГГц;1,5 ГГц;1.4 ГГц.1,6 ГГц;1,5 ГГц;1.4 ГГц.2,2 ГГц;
1,6 ГГц;
1,5 ГГц;
1.4 ГГц.
1,6 ГГц;
1,5 ГГц;
1.4 ГГц.
2,0 ГГц;
1,8 ГГц;
1,7 ГГц;
Все представленные выше процессоры Mobile Celeron используют шину процессора Pentium 4, работающую на частоте 400 МГц.
Мобильные процессоры Celeron, работающие на частотах от 650 МГц до 1,33 ГГц, создаются с помощью 0,13-микронного технологического процесса и доступны в корпусах inicro- FCBGA и micro-FCPGA. Этими процессорами, основанными на процессоре Mobile Pentium III, поддерживаются поточные инструкции Streaming SIMD, архитектура Advanced Transfer Cache и частота шины процессора 100 или 133 МГц. Мобильные процессоры в версиях LV (Low Voltage) и ULV (Ultra Low Voltage) доступны только в корпусе micro-FCBGA. Кэшпамять второго уровня объемом 256 Кбайт, основанная на архитектуре Advanced Transfer Cache, работает на полной частоте процессора.
Мобильные процессоры Celeron, основанные на Pentium III, работают на следующих частотах:
1,33 ГГц;1,26 ГГц;1,20 ГГц;1,13 ГГц;1,06 ГГц;1,33 ГГц;1,26 ГГц;1,20 ГГц;1,13 ГГц;1,06 ГГц;1,00 ГГц;
1,33 ГГц;
1,26 ГГц;
1,20 ГГц;
1,13 ГГц;
1,06 ГГц;
1,33 ГГц;
1,26 ГГц;
1,20 ГГц;
1,13 ГГц;
1,06 ГГц;
733 МГц;
700 МГц;
667 МГц;
650 МГц.
Мобильные процессоры Celeron, работающие на частоте 400-900 МГц, создавались посредством 0,18-микронного технологического процесса и поставлялись в корпусах micro- BGA2 и micro-PGA2. Они также основаны на Pentium III, но содержат лишь 128 Кбайт кэшпамяти второго уровня. Рабочие частоты процессоров таковы:
600 МГц;550 МГц;500 МГц;450 МГц;400 МГц.600 МГц;550 МГц;500 МГц;450 МГц;400 МГц.900 МГц;
600 МГц;
550 МГц;
500 МГц;
450 МГц;
400 МГц.
600 МГц;
550 МГц;
500 МГц;
450 МГц;
400 МГц.
850 МГц;
800 МГц;
750 МГц;
700 МГц;
650 МГц;
Все эти процессоры используют шину Pentium III, работающую на частоте 100 МГц, Мобильные процессоры Celeron, работающие на частоте 733-933 МГц, создавались с помощью 0,18-ми кронного технологического процесса и поставлялись в корпусах micro- FCBGA и micro-FCPGA. Частота шины FSB составляла 133 МГц. а объем кэш-памяти второго уровня — 128 Кбайт. Использовались следующие рабочие частоты:
933 МГц;
866 МГц;
800(A) МГц;
733 МГц.
Обозначение “А" применяется для указания шины, работающей на частоте 133 МГц. Такой суффикс позволяет отличать этот процессор от более медленной версии, работающей на шине с частотой 100 МГц.
Версии изменений ядра процессоров Mobile Celeron
Процессоры Celeron, предназначенные для недорогих ноутбуков стоимостью до 1 000 долларов, поддерживают пониженное напряжение. Они поставляются в корпусах PGA или BGA, а также мини-картриджах ММС-1 и ММС-2, используемых вместе с процессорами Mobile Pentium III.
В табл. 4.14 перечислены версии изменений ядра процессоров Mobile Celeron в корпусе BGA или PGA.
Таблица 4.14. Версии изменений ядра процессора Mobile Celeron
Семей стео Модель
Номер
Кэш-память
S-специ-
Частоте
Примечание
изменения
второго уровня,
фикация
ядра/шины,
ядра
Кбайт
МГц
6
6
mcbAO
128
SL23X
266/66
В, 1
6
6
тсЬАО
128
SL23Y
266/66
в, 1
6
6
тсЬАО
128
SL3AH
300/66
В, 1
6
6
тсЬАО
128
SL3C8
333/66
в, 1
6
6
тсЬАО
128
SL3C7
366/66
в, 1
6
6
тсЬАО
128
SL3DQ
266/66
а, 2
6
6
тсЬАО
128
SL3GQ
400/66
В,1
6
6
тсЬАО
128
SL3KA
433/66
р, 1
6
6
тсЬАО
128
S13KC
466/66
р, 1
6
6
тсрАО
128
SL3HM
266/66
м
6
6
тсрАО
128
SL3HN
300/66
Р,1
6
6
тсрАО
128
SL3HP
333/66
р, 1
6
6
тсрАО
128
SL3H0
366/66
р. 1
6
6
тсрАО
128
SL3GR
400/66
р, 1
6
6
тсрАО
128
SL3KB
433/66
р. 1
6
6
тсрАО
128
SL3KD
466/66
р. 1
В — корпус ВСА.
Р — корпус PGA.
1 — ядро использует напряжение 1,6 В.
2 — ядро использует напряжение 1,5 В.
В табл. 4.15 приведены версии изменений ядра процессора Mobile Celeron в корпусах ММС-1 и ММС-2, содержащего кэш-память второго уровня объемом 128 Кбайт.
Таблица 4.15. Версии изменений ядра процессора Mobile Celeron в мини-картридже
Частота ядра/шины, МГц
Номер изменения ядра
CPUID
PTC
Корпус
266/66
cmmAO
066A
PMH26601001AA
MMC-1
266/66
cmmAO
066A
PMH26601001AA
MMC-1
300/66
cmmAO
066A
PMH3C001001AA
MMC-1
333/66
cmmAO
066A
PMH33301001AA
MMC-1
366/66
CmmAO
066A
PMH36601001AA
MMC-1
400/66
cmmAO
066A
PMH400010Q1AA
MMC-1
433/66
cmmAO
066A
PMH43301001AA
MMC-1
466/66
cmmAO
066A
PMH46601001AA
MMC-1
266/66
cmmAO
066A
PMI26601001AA
MMC-2
300/66
cmmAO
066A
PM130001001AA
MMC-2
333/66
cmmAO
066A
PMI33301001AA
MMC-2
366/66
cmmAO
066A
PMI36601001AA
MMC-2
400/66
cmmAO
066A
PM140001001AA
MMC-2
433/66
cmmAO
066A
PMI43301001AA
MMC-2
466/66
cmmAO
066A
PMI46601001AA
MMC-2
Мобильные процессоры Celeron, производимые по 0,18-микронной технологии, поставлялись в таком же корпусе micro-PGA2 и micro-BGA2, что и Pentium III. В этих процессорах использовалась шина с частотой 100 МГц. В табл. 4.16 перечислены соответствующие версии изменений ядра для этих процессоров.
Таблица. 4.1 в. Версии изменений ядра процессоров Mobile Celeron (на основе 0,18-микронного процесса)
Частота ядра/шины, МГц
S-спецификация
Номер версии ядра
CPUID
Кэш-память второго уровня! Кбайт
Корпус
400/100
SL3UL
ВА2
0661
128
8GA2
400/100
SL43W
ВВС
0663
12В
BGA2
400/100
SL4J8
ВСО
0686
128
BGA2
450/100
SL3PD
ВА2
0681
128
BGA2
450/100
SL43T
ВВО
0683
128
BGA2
450/100
SL4JC
ВСО
0686
128
BGA2
450/100
SL3PF
РА2
0681
128
mPGA2
450/100
SL43U
РВО
0683
128
mPGA2
450/100
SL4JS
РСО
0666
128
mPGA2
500/100
SL45A
6В0
0683
128
BGA2
500/100
SL3PC
ВА2
0681
128
BGA2
500/100
SL43Q
ВВО
0663
128
8GA2
500/100
SL4JD
ВСО
0686
128
BGA2
500/100
SL4J9
ВСО
0686
128
BGA2
500/100
SL4ZR
ВСО
0686
128
BGA2
500/100
SL5DR
В DO
068А
128
BGA2
500/100
SL3PE
РА2
0681
128
mPGA2
500/100
SL43R
РВО
0683
128
mPGA2
500/100
SL4JT
РСО
0686
128
mPGA2
550/100
SL3ZE
ВВО
0683
128
BGA2
550/100
SL4JE
ВСО
0686
128
BGA2
560/100
SL3ZF
РВО
0683
12а
mPGA2
550/100
SL4JU
РСО
0686
128
mPGA2
600/100
SL4AR
ВВО
0683
128
BGA2
600/100
SL4JF
ВСО
0686
128
8GA2
600/100
SL5DS
В DO
068А
128
BGA2
600/100
SL582
BDO
068А
128
BGA2
600/100
SL4AP
РВО
0683
128
mPGA2
600/100
SL4JV
РСО
0686
128
mPGA2
Частота ядра/шины, МГц
З-специфи-
Номар версии ядра
CPU 10
Кэш-памятъ второго уровня. Кбайт
Корпус
650/100
SL4AD
в во
0683
128
BGA2
650/100
SL4JG
всо
0586
128
BGA2
650/100
SL4AE
РВО
0683
128
mPGA2
650/100
SL4JW
РСО
0686
128
mPGA2
700/100
SL4GU
всо
0686
128
BGA2
700/100
SL53V
BD0
068А
128
BGA2
700/100
SL4GX
РСО
0686
128
mPGA2
700/100
SL53D
PDO
068А
128
mPGA2
750/100
SL56P
ВСО
0686
128
BGA2
750/100
SL53U
BDO
068А
128
BGA2
750/100
SL56Q
РСО
0686
128
mPGA2
750/100
SL53C
PD0
068А
128
mPGA2
800/100
SL57X
800
068А
128
BGA2
800/100
SL584
PD0
068А
128
mPGA2
Процессоры Celeron-M
Эти процессоры, как и Mobile Celeron, предназначены для недорогих ноутбуков низшей ценовой категории, однако обладают улучшенными по сравнению с ним характеристиками. В частности, процессоры Celeron-M имеют шину FSB с частотой 400 МГц, кэш-память второго уровня объемом 512 или 1024 Кбайт (Mobile Celeron имеет всего 128 Кбайт), создаются по 0,13 и 0,09-микронным технологиям. В целом Celeron-M представляет собой удешевленную версию мобильного процессора Pentium М.
В табл. 4.17 представлены основные характеристики процессоров Celeron-M.
Таблице 4.17. Спецификации процессора Ce1eron-M
Частота едра/шины, МГц
S-специфика ция
Номер версии ядра
CPU1D
Кэш-память второго уровня, Кбайт
Корпус
600
SL7GE
В-1
0695b
512
Micro-FCBGA
800
SL7DB
В-1
069511
512
Micro-FC BGA
900
SL7DH
В-1
0695П
512
Micro-FCBGA
1200
SL79S
В-1
0695b
512
Micro-FCBGA
1300
SL86L
С-0
06D8h
1024
Micro-FCBGA
1400
SL86Q
С-0
06D8h
1024
Micro-FCBGA
1500
SL86P
С-0
06D8h
1024
Micro-FCBGA
Мобильные процессоры компании AMD
Компания AMD выпустила несколько мобильных процессоров, включая мобильные версии процессора Кб, а также модели Mobile Athlon 64, Mobile Athlon 4, Mobile Duron и Mobile Athlon XP-M. Они основаны на существующих процессорах для настольных компьютеров и дополнены возможностями технологии PowerNowI, которая позволяет динамически управлять частотой и напряжением питания процессора, а также общим потреблением энергии.
Процессоры AMD Кб
Эти процессоры были популярны среди технически подготовленных и корпоративных покупателей за счет своей низкой цены. Они доминировали на рынке компьютеров стоимостью до 1000 долларов начиная со второй половины 1990-х годов. С осени 1998 года компания AMD начала разрабатывать процессор, совместимый с разъемом Socket 7 и рассчитанный на применение в мобильных компьютерах.
Все мобильные версии процессоров семейства AMD Кб обладают схожими характеристиками, включая работу с пониженным напряжением питания и поддержку технологии ММХ.
Процессоры поставлялись в корпусе CPGA или в более компактном корпусе CBGA, имели кэш-память первого уровня объемом 64 Кбайт, как и настольные версии процессоров AMD.
Последние версии процессоров Mobile Кб называются К6-2+ и К6-Ш+. Оба процессора производились по 0,18-микрониой технологам, что позволило уменьшить размер ядра и напряжение питания. Кроме того, оба процессора оснащены кэш памятью второго уровня, работающей на полной частоте ядра, и поддерживают технологию PowerNowI, которая является аналогом технологии SpeedStep. Процессоры Mobile Кб могут работать на меньшей частоте и с пониженным напряжением при подаче питания от батареи. Основное различие между версиями процессоров К6-2+ и К6-Ш+ заключается в объеме кэш-памяти второго уровня, расположенной на кристалле процессора. При этом объем кэш-память первого уровня составляет 64 Кбайт. Кроме того, на К6-2+ установлена кэш-памяти второго уровня объемом 128 Кбайт, а на К6-Ш+ — объемом 256 Кбайт.
В табл. 4.18 представлены характеристики процессоров семейства Mobile Кб компании AMD.
Таблица 4.16. Процессоры семейства АМ О М о ЫI в Кб
Модель процессора
Напряжение ядра, В
Частота, МГц
Примечание
Mobile К6‘
2.1
233, 266
66
Mobile Кб’
2.2
300
66
Mobile Кб-2’
1.7-1,9
266, 300, 333,350.366, 380.
100. 3DN
Mobile К6-2
2,0-2,2; 1.0-2.1
450, 500,475
100. 3DN 100. 3DN
Mobile К6-НГ
2,2
350,366,зео
100, 256KL2,30N
Mobile К6-2Р"
2,2
400,433,450. 475
100, 30N
Mobile К6-Ш+*
1.9-2.1
450,475,500
100,256KL2. 3DN
Mobile K6-2+'
1,9-2,1
450,475,500.533. 550
100. 128KL2.3DN
66 — шина с частотой 66 МГц.
100 — шина с частотой 100 МГц.
256KL2 — 256 Кбайт кэш-памяти второго уровня, работающей на частоте ядра, кэш-память третьего уровня размещено на системной плате.
3DN — поддержка мультимедийный инструкций 3DNo®I.
* 0,25-микронный технологический процесс.
2 0,18-микронный технологический процесс.
Процессоры Mobile Athlon и Mobile Athlon ХР
Несмотря на то что процессор Кб обеспечивал неплохую производительность в своем классе, его быстродействия было недостаточно, чтобы конкурировать с процессами Mobile Pentium III и Mobile Celeron, работающими с тактовой частотой более 600 МГц. В мае 2001 года компания AMD представила процессоры Mobile Athlon (известный как Athlon 4) и Mobile Duron, которые, как и настольные версии, конкурировали с процессорами Intel Pentium III и Celeron.
Процессор Athlon 4 имеет кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт, расположенную на кристалле, и поддерживает память стандарта PC-133 или DDR SDRAM. Процессор работает с напряжением 1,4 В при максимальной тактовой частоте и с напряжением 1,2 В в режиме энергосбережения.
Процессоры Mobile Athlon 4 и Mobile Duron производились по 0,18-микронной технологии и устанавливались в модифицированный разъем Socket А с 462 контактами, как и настольные версии Athlon и Duron. Объем кэш-памяти первого уровня мобильных щюцессоров составлял 128 Кбайт; также поддерживалась улучшенная технология энергосбережения PowerNowI
Частота шины FSB процессора Mobile Athlon составляет 200 или 266 МГц. Шина, называемая EV6, подключается к микросхеме North Bridge системной платы. Она была лицензирована у компании Digital Equipment и представляет собой шину, используемую для процессоров Alpha 21264, выпускаемых компанией Compaq. Частота шины EV6 составляет 100 или
133 МГц, однако за счет двойной передачи данных за один такт эффективная частота равна 200 или 266 МГц. Ширина шины 8 байт (64 бит), поэтому ее пропускная способность составляет 1,6 или 2,1 Гбайт/с. Шина EV6 прекрасно подходит для поддержки памяти РС1600 или PC2100, работающей на аналогичных частотах. В архитектуре шины AMD устранен эффект "бутылочного горлышка” (место между процессором и набором микросхем системной платы), что позволяет добиться более эффективной передачи данных. Именно благодаря шине EV6 процессоры Athlon и Duron демонстрируют неплохую производительность.
Процессор Athlon содержит встроенную кэш-память первого уровня объемом 128 Кбайт и кэш-память второго уровня, работающую на частоте ядра и имеющую объем 256 или 512 Кбайт. Кроме того, процессор Athlon поддерживает технологию ММХ и расширенный набор инструкций 3DNowI, который включает 45 инструкций, предназначенных для более эффективной обработки графики и звука. Набор инструкций 3DNowI напоминает набор SSE от Intel, однако сами инструкции отличаются и требуют использования специально написанного программного обеспечения. Процессором Athlon ХР поддерживается набор инструкций SSE от компании Intel; эта технология называется 3DNowf Professional. К счастью, большинство компаний (за несколькими исключениями), создающих программное обеспечение для работы с графикой, реализуют поддержку и 3DNow! и SSE.
В табл. 4.19 представлены характеристики процессоров Mobile Athlon 4 и Mobile Duron.
Таблица 4.19. Процессоры AMD Mobile Athlon 4 и Mobile Duron
Тип процессора
Частота ядра, МГц
Кэш-память первого уровня, Кбайт
Кэш-память второго уровня, Кбайт
Напряжение питания,В
Mobile Duron
800
128
64
1.2-1.5
Mobile Duron
850
128
64
1,2-1,5
Mobile Athlon 4
850
128
256
1,2-1,4
Mobile Athlon 4
900
128
256
1,2-М
Mobile Athlon 4
950
128
256
1,2-1,4
Mobile Athlon 4
1000
128
256
1,2-1,4
Процессор Mobile Duron
Процессор AMD Duron (изначально имевший кодовое название Spitfire) является вариантом процессора AMD Athlon и так же, как Celeron, стал разновидностью процессоров Pentium II и Pentium III (современные процессоры Celeron основаны на Pentium 4). Процессор Duron аналогичен Athlon с уменьшенной кэш-памятью второго уровня при сохранении всех остальных возможностей. Этот процессор для разъема Socket А проектировался в качестве недорогой замены Athlon с меньшим размером кэш-памяти (64 Кбайт) и более низкой производительностью. Кроме обозначения Duron на корпусе, внешне он ничем не отличается от процессора Athlon для гнезда Socket А.
В свое время Duron проектировался в качестве конкурента процессору Intel Celeron на рынке недорогих ПК, в то время как Athlon соперничал с Pentium III и Pentium 4. Процессор Duron больше не производится, однако в большинство систем на основе этого процессора можно установить процессор Athlon или Athlon ХР.
Поскольку процессор Duron основан на ядре Athlon, в нем используется шина данных, работающая на частоте 200 МГц и поддерживается расширенный набор инструкций 3DNowI. Процессоры модели 7 содержат поддержку набора инструкций 3DNowl Professional (полноценная реализация инструкций SSE от Intel).
Процессор Mobile Athlon ХР-М
Новая версия мобильного процессора Athlon, которая называется Athlon ХР (или ХР-М), появилась в июле 2002 года. В основном она представляет собой улучшенную версию предыдущей модели процессора Athlon с добавлением поддержки новых инструкций SSE от Intel.
Последние модели Athlon ХР содержат встроенную кэш-память второго уровня объемом 512 Кбайт, работающую на полной частоте ядра.
Для описания архитектуры процессора Athlon ХР компанией AMD используется термин QuantiSpeed (сугубо маркетинговый, а не технический термин). Далее перечислены ос новные особенности QuantiSpeed.
Девятикратная суперскалярная конвейерная архитектура, поддерживающая больше маршрутов выполнения инструкций и содержащая три блока расчетов с плавающей запятой, три блока целочисленных расчетов и три блока вычисления адреса.
Суперскалярный конвейерный блок расчетов с плавающей запятой. Блок обеспечивает более высокое быстродействие и решает одну из основных проблем процессоров AMD, дававшую преимущество Intel.
Аппаратная предварительная выборка данных. Для сохранения времени выполнения необходимые данные выбираются из системной памяти и помещаются в кэш-память первого уровня.
Улучшенные буферы быстрого преобразования адреса (translation lookaside buffers — TLB). Буферы используются для хранения данных и их предоставления процессору без дублирования или останова из-за отсутствия новых данных.
Модификация архитектуры Athlon ХР направлена на уменьшение времени выполнения инструкций за один такт, что позволяет "медленному” Athlon ХР побеждать "быстрый” Pentium 4 в некоторых рабочих (и игровых) задачах.
Первые модели процессора Athlon ХР были основаны на ядре Palomino, которое также использовалось в первых моделях мобильных процессоров Athlon 4. В следующих моделях применялось ядро Thoroughbred, которое было впоследствии модифицировано для улучшения температурных характеристик. Две версии ядра Thoroughbred называются Thoroughbred-А и Thoroughbred-В. В последних процессорах Athlon ХР используется новое ядро Barton со встроенной кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, работающей на полной частоте ядра. Перечислим дополнительные возможности ядра Barton.
Поддержка расширенного набора инструкций 3DNowl Professional (дополнительные 70 инструкций набора SSE в Pentium III, однако поддержка 144 дополнительных инструкций SSE2, реализованных в Pentium 4, отсутствует).
Шина FSB с частотой 266 или 333 МГц.
Кэш-па мять первого уровня объемом 128 Кбайт и встроенная кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт, работающая на полной частоте ядра процессора.
Использование медных проводников, повышающих электропроводимость и снижающих тепловыделение процессора.
Кроме того, в новом процессоре Athlon ХР используется более тонкий органический корпус кристалла ядра, похожий на корпуса процессоров Intel. На рис. 4.19 показан процессор Athlon ХР с ядром Barton.
Последние версии Athlon ХР создаются с использованием 0,13-микронной технологии, что позволяет создавать кристаллы ядра меньшего размера с сокращенным энергопотреблением, тепловыделением и увеличенной тактовой частотой по сравнению с предыдущими моделями. Новые версии процессора Athlon ХР на основе 0,13-микронной технологии работают с частотой, превышающей 2 ГГц.
Рис. 4.19. Процессор Athlon ХР, произведенный но 0,13-микронной технологии и оснащенный кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт
Далее представлены рейтинги производительности различных версий процессора Athlon ХР-М:
Ж
2800+;
ж
1900+;
ж
2600+;
ж
1800+;
ж
2500+;
ж
1700+;
ж
2400+;
ж
1600+;
ж
2200+;
ж
1500+;
ж
2000+;
ж
1400+.
Процессор Mobile Athlon 64
Эти процессоры основаны на Athlon 64 — первых процессорах для настольных компьютеров, обеспечивающих как 32-разрядные, так и 64-разрядные вычисления. При этом демонстрируется высокая производительность для любых 32-раэрядных приложений и готовность к выполнению 64-разрядных. Последний факт имеет особое значение, поскольку в 2005 году компания Microsoft представила первую 64-разрядную версию Windows ХР.
Процессор производится по 0,13-микронной технологии для 754-контактного разъема microPGA и содержит 105,9 млн. транзисторов.
Основные характеристики процессора Mobile Athlon 64 перечислены ниже.
40-разрядные физические адреса, 48-разрядные виртуальные адреса.
Шестнадцать 64-разрядных целочисленных регистров.
Шестнадцать 128-разрядных регистров SSE/SSE2.
Интегрированный контроллер памяти DDR с высокой пропускной способностью и низкой латентностью.
Поддержка памяти стандарта РС3200, РС2700, РС2100или РС16О0 DDR SDRAM.
Небуферизированные модули SO-DIMM.
■ 72-разрядная память DDR SDRAM (64-разрядный интерфейс и 8бит ЕСС).
Ж Пропускная способность памяти до 3,2 Гбайт/с.
Ж Шина ввода-вывода HyperTransport с пиковым быстродействием до 6,4 Гбайт/с.
Ж Кэш-память второго уровня объемом 1 Мбайт.
Ж Улучшенное предсказание переходов, увеличивающее точность обработки вызовов программных инструкций.
■ Технология энергосбережения AMD PowerNowl,
Глава 5
Системные платы
Типы, назначение и функционирование шин
Основой системной платы являются различные шины, служащие для передачи сигналов компонентам системы. Шина (bus) представляет собой общий канал связи, используемый в компьютере и позволяющий соединить два и более системных компонента.
Существует определенная иерархия шин ПК, которая выражается в том, что каждая более медленная шина соединена с более быстрой шиной. Современные компьютерные системы включают в себя три, четыре или более шин. Каждое системное устройство соединено с какой-либо шиной, причем определенные устройства (чаще всего это наборы микросхем) выполняют роль моста между шинами.
Шина процессора. Эта высокоскоростная шина является ядром набора микросхем и системной платы. Используется в основном процессором для передачи данных между кэш-памятью или основной памятью и компонентом North Bridge набора микросхем. В системах на базе процессоров Pentium эта шина работает на частоте 66, 100, 133, 200, 266.400,533, 800МГц и имеет ширину 64 разряда (8 байт).
Шима AGP. Эта 32-раарядная шина работает на частоте 66 (AGP 1х), 133 (AGP2x), 266 (AGP 4х) или 533 МГц (AGP8x) и предназначена для подключения видеоадаптера. Она подключается к компоненту North Bridge или Memory Controller Hub (MCH) набора микросхем системной логики.
Шина PCI. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 33 МГц; используется начиная с систем на базе процессоров 486. В настоящее время есть реализация этой шипы с частотой 66 МГц. Находится под управлением контроллера PCI — части компонента North Bridge или Memory Controller Hub (MCH) набора микросхем. На системной плате устанавливаются разъемы, обычно четыре или более, в которые можно подключать сетевые, SCSI- и видеоадаптеры, а также другое оборудование, поддерживающее этот интерфейс. К шине PCI подключается компонент South Bridge набора микросхем, который содержит реализации интерфейса IDE и USB.
Шина ISA. Эта 16-разрядная шина, работающая на частоте 8 МГц, впервые стала использоваться в системах АТ в 1984 году (была 8-разрядной и работала на частоте 5 МГц). Имела широкое распространение, но из спецификации РС99 исключена. Реализуется с помощью компонента South Bridge. Чаще всего к этой шине подключается микросхема Super I/O.
Некоторые системные платы современных ноутбуков содержат специальный разъем, получивший название Mobile Daughter Card (MDC). Он используется в качестве интерфейса для модемов, сетевых и аудиоплат, основанных на интерфейсе АС'97. Следует заметить, что эти разъемы не являются универсальным интерфейсом шины, поэтому лишь немногие из специализированных плат MDC присутствуют на открытом рынке. Как правило, такие платы прилагаются к какой-либо определенной системной плате. Их конструкция позволяет легко создавать как стандартные, так и расширенные системные платы, не резервируя место на платах для установки дополнительных микросхем.
Как правило, в виде модулей MDC предоставляются модемы, аудиоадаптеры и платы Bluetooth, в то время как высокоскоростные интерфейсы Wi-Fi обычно реализуются с помощью плат Mini PCI. Последними могут поддерживаться стандарты Wi-Fi 802.11а, 802.11b и 802.11g как каждый в отдельности, так и все одновременно.
Системный набор микросхем — это дирижер, который руководит оркестром системных компонентов системы, позволяя каждому из них подключиться к собственной шине. В табл. 5.1 приведены разрядность, частота и скорость передачи данных П[>актически всех типов шин ПК.
Таблица 5.1. Скорость передачи данных (Мбаит/с) и другие параметры шин
Тип шины
Разрядность, бит
Частота шины. МГц
Циклы данных/такт
Скорость передачи данных, Мбайт/с
8-разрядная ISA (PC/XT)
8
4,7
1/3
2,39
8-раэрядная ISA (АТ)
В
8,33
S
4.17
LPC
4
33
1/3
6,67
16-разрядная ISA (AT-Bus)
16
8,33
S
В. 33
Интерфейс DD
1
0,25
1
0,03125
Интерфейс НО
1
0.5
1
0,0625
Интерфейс ED
1
1
1
0,125
EISA Bus
32
а,зз
1
33
VL-Bus
32
33
1
133
MCA-16
16
5
1
10
MCA-32
32
5
1
20
MCA-16 Streaming
16
10
1
20
MCA-32 Streaming
32
10
1
40
MCA-64 Streaming
64
10
1
во
MCA-64 Streaming
64
20
1
160
PC-Card (PCMCIA)
16
10
1
20
CardBus
32
33
1
133
Hub Interface (набор микросхем)
8
66
4
266
PCI
32
33
1
133
PCI. 66 МГц
32
66
1
266
64-разрядная PCI
64
33
1
266
64-разрядная PCI, 66 МГц
64
66
1
533
PCI-X 66
64
66
1
533
PCI-X 133
64
133
1
1066
PCi-X 266
64
266
1
2,133
PCI-X 533
64
533
1
4 266
PCI Express 1*0, один канал
1
2,500
0,8
250
PCI Express 1*0,32 канала
32
2,500
0,8
8 000
8-разрядный Hub-интерфейс Intel
a
66
4
266
16-разрядный Hub-интерфейс Intel
в
66
4
533
AMD HyperTransport 2x2
2
200
2
100
AMD HyperTranspcrt 4x2
4
200
2
200
AMD HyperTransport 8x2
в
200
2
400
AMD HyperTransport 16x2
16
200
2
800
AMD HyperTransport 32x2
32
200
2
1600
AMD HyperT ransport 2x4
2
400
2
200
AMD HyperTranspcrt 4x4
4
400
2
400
AMD HyperTransport 8x4
8
400
2
800
AMD HyperTransport 16x4
16
400
2
1600
AMD HyperTransport 32x4
32
400
2
3 200
AMD HyperTranspcrt 2x8
2
800
2
400
AMD HyperTranspcrt 4x8
4
800
2
800
AMD HyperTranspcrt 8x8
а
800
2
1 600
AMD HyperTranspcrt 16x6
. 16
аоо
2
3 200
AMD HyperTranspcrt 32x8
32
аоо
2
6400
VIA V-Unit 4x
а
66
4
266
VIA V-Link 8x
в
66
8
533
SiS MuTIOL
16
133
2
533
SiSMuTIOLIG
16
266
2
1066
AGP
32
66
1
266
AGP 2x
32
66
2
533
AGP4x
32
66
4
1066
AGPBx
32
66
в
2133
ATI A-Link
16
66
2
266
RS-232 Serial
1
0,1152
1/10
0.01152
RS-232 Serial HS
1
0.2304
1/10
0,02304
IEEE-1284 Parallel
8
B.33
1/6
1,38
Тип шиныРазрядность, бит
Частота шины,ЦиклыСкорость
МГцданных/такт передачи
данных, Мблйт/с
IEEE-1284 ЕРР/ЕСР8
USB 1.11
USB 2.01
IEEE-1394а S1001
IEEE-1394а 52001
IEEE-1394a S4001
IEEE- 1394b S8001
I EEE-1394b S16001
ATA PIO-416
ATA-UDMA/3316
ATA-UDMA/6616
ATA-UDMA/10016
ATA-UDMA/13316
SATA-1501
SATA-3001
SATA-6001
SCSI8
SCSI Wide16
SCSI Fast8
SCSI Fast/Wide16
SCSI Ultra8
SCSI Ultra/Wide16
SCSI Ultra28
SCSI Ultra/Wide216
SCSI Ultra3 (Ultra 160)16
SCSI Ultra4 (Ultra320)16
FPM DRAM64
EDO DRAM64
PC66 SDRAM64
PC 100 SDRAM64
PC133 SDRAM64
PC1600 DDR DIMM (DDR200)64
PC2100 DDR DIMM (DDR266)64
PC2400 DDR DIMM (DDR300)64
PC2700 DDR DIMM (DDH333}64
PC3000 DDR DIMM (DDR366)64
PC32O0 DDR DIMM (DDR400)64
PC3500DDR(DDR433)64
PC3700 DDR (ODR466)64
PC4000 DDR (DDR500)64
PC4300 DDR (SDRAM)64
PC2-3200 DDR2 (DDR2-433)64
РС2-4Э00 DDR2 (DDR2-466)64
PC2-5400 DDR2 (DDR2-5OO)64
PC2-6400 DDR2 (DDR2-533)64
RIMM1200 RDRAM16
RIMM1400 RDRAM16
R1MM1600 RDRAM16
RI ММ2100 RDRAM16
RIMM2400 RDRAM16
RIMM3200 RDRAM32
RIMM4200 RDRAM32
RIMM4800 RDRAM32
RIMM6400 RDRAM64
RIMM8500 RDRAM64
RIMM9600 RDRAM64
486 CPU FSB 33МГц32
8,331/32,77
1211,5
480160
100112,5
200125
400150
8001100
16001200
8,33116.67
8,33233
16,67266
252100
331133
15001150
30001300
60001600
515
5110
10110
10120
20120
20140
40140
401ВО
402160
802320
221177
331266
661533
1001800
13311066
10021600
13322133
15022 400
16722 666
18322 933
20023200
21623466
23323 733
25024 000
26724 266
21623466
23323 733
25024 000
26724 266
30021 200
35021 400
40021 600
53322133
60022 400
40023 200
53324 266
60024 800
40026 400
53328 533
60029 600
331133
Тип шины
Разрядность, бит
Частота шины, МГц
Циклы данныхЛакт
Скорость передачи данных, Мбайт/с
Шина FSB процессора Pentium l/lt/fll, 66 МГц
64
66
1
53
Шина FSB процессора Pentium l/lt/Ш, 100 МГц
64
100
1
800
Шина FSB процессора Pentium 1Д1/Ш, 133 МГц
64
133
1
1066
Шина FS8 процессора Athlon. 200 МГц
64
100
2
1 600
Шина FSB процессора Athlon, 266 МГц
64
133
2
2133
Шина FSB процессора Athlon, 333 МГц
64
167
2
2666
Шина FSB процессоре Athlon, 400 МГц
64
200
2
3 200
Шима FSB процессора Athlon, 533 МГц
64
267
2
4 266
Шина FSB процессора Pentium 4,400 МГц
64
100
4
3200
Шина FSB процессора Pentium 4,533 МГц
64
133
4
4 266
Шина FSB процессора Pentium 4, ^00 МГц
64
200
4
6 400
Шина FSB процессора Itanium, 266 МГц
64
133
2
2133
Шина FSB процессора Itanium 2.400 МГц
128
100
4
6400
Шины ISA, EISA, VL-Bus и MCA в современных конструкциях системных платах не используются.
Мбайт/с — мегабайт в секунду.
ISA — Industry Standard Architecture, известная также как 8-разрядная PC/XT или 16-разрядиая AT-Bus.
LPC — шина Low Pin Count.
EISA - Extended Industry Standard Architecture (32-разрядная ISA).
VL-Bus — VESA (Video Electronics Standards Association) Local Bus (расширение ISA).
MCA — MicroChannel Architecture (системы IBM PS/2).
PC-Card - 16-разрядный интерфейс PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association).
CardBus — 32-разрядная PC-Card.
Hub Interface — шипа набора микросхем Intel серии 8xx.
PCI — Peripheral Component Interconnect.
AGP — Accelerated Graphics Port.
RS-232 — стандартный последовательный порт, 115,2 Кбайт/с.
RS-232 HS — высокоскоростной последовательный порт, 230,4 Кбайт/с.
IEEE-1284 Parallel — стандартный двунаправленный параллельный порт.
IEEE-1284 ЕРР/ЕСР — Enhanced Parallel Port/Extended Capabilities Part.
USB — Universal Serial Bus.
IEEE-1394 — fire Wire, называемая также Шпк.
ATA PIO — AT Attachment (известный также как IDE) Programmed I/O.
ATA-UDMA — AT Attachment Ultra DMA.
SCSI — Small Computer System Interface.
FPM — Fast Page Mode (быстрый постраничный режим).
EDO — Extended Data Out (ускоренный ввод-вывод).
SDRAM — Synchronous Dynamic RAM.
RDRAM — Rambus Dynamic RAM.
DDR SDRAM — Double-Data Rale SDRAM.
FSB — шина процессора (или Front-Side Bus).
НиЬ-1штерфейс — шина набора микросхем Intel 8хх.
HyperTransport — шина набора микросхем AMD.
V-Link — шина набора микросхем VIA Technologies.
MuTIOL - шина набора микросхем SiS.
DDR2 — новое поколение памяти стандарта DDR.
Обратите внимание, что для повышения эффективности во многих шинах в течение одного такта выполняется несколько циклов данных (передач данных). Это означает, что скорость передачи данных выше, чем может показаться на первый взгляд. Существует достаточно простой способ повысить быстродействие шины с помощью обратно совместимых компонентов.
Шина процессора
Шина процессора (front-side bus— FSB) является связующим каналом данных между центральным процессором и набором микросхем системной платы. Если точнее, шина процессора подключается к микросхеме North Bridge или концентратору контроллера памяти. Шина работает на полной частоте системной платы, которая в современных ноутбуках составляет 66-533 МГц, в зависимости от архитектуры системной платы и набора микросхем. Эта же шина используется для передачи данных между центральным процессором и внешней кэш-памятыо второго уровня в старых системах на основе процессоров 386,486 и Pentium.
В наборах микросхем серии 800 от компании Intel используется hub-архитектура, пришедшая на смену архитектуре на базе микросхем North и South Bridge. Это позволяет возложить задачу передачи данных на выделенный hub-интерфейс, обладающий пропускной способностью 266 Мбайт/с (что вдвое превышает пропускную способность шины PCI). В результате устройства PCI могут использовать всю пропускную способность шины данных. Кроме того, микросхема Flash ROM теперь называется концентратором прошивки (firmware hub) и подключается через шину LPC, а не микросхему Super I/O, как в старом дизайне на основе микросхем North и South Bridge. Более того, микросхема Super I/O также уходит в прошлое, поскольку поддерживаемые ею порты устарели. Большинство современных устройств подключаются к компьютеру nomitneUSB.B частности, во многих ноутбуках используется два контроллера USB и четыре порта (добавление концентраторов USB позволяет увеличить количество доступных портов USB).
В системах, созданных на базе процессоров AMD, применена конструкция S<x:ket А, в которой используются более быстрые по сравнению с Socket 370 процессор и шины памяти, но все еще сохраняется конструкция North/South Bridge. Обратите внимание на быстродействующую шину процессора, частота которой достигает 333 МГц (пропускная способность 2 664 Мбайт/с), а также на используемые модули памяти DDR SDRAM DIMM, которые поддерживаю” аналогичную пропускную способность (т.е. 2 664 Мбайт/с). Также следует заметить, что большинство компонентов South Bridge включают в себя функции, свойственные микросхемам Super I/O. Эти микросхемы получили название Super South Bridge.
Процессоры Mobile Pentium 4 и Pentium 4-М созданы на основе hub-архитектуры и предназначены для установки в гнездо Socket 478. Основной особенностью этой конструкции является шина процессора с тактовой частотой 400/533/800 М Гц и пропускной способностью соответственно 3 200/4 266/6 400 Мбайт/с. Во многих новых ноутбуках используется память стандарта РС2700 (DDR333) и РС3200 (DDR400). Двухканальные модули памяти, пропускная способность которых увеличивается за счет одновременного доступа к модулям, не получили в ноутбуках должного распространения.
Поскольку шина процессора должна обмениваться информацией с процессором с максимально высокой скоростью, в компьютере она функционирует намного быстрее любой другой шины. Сигнальные линии (линии электрической связи), представляющие шину, предназначены для передачи данных, адресов и сигналов управления между отдельными компонентами компьютера. Большинство процессоров Pentium имеют 64-разрядную шину данных, поэтому за один цикл по шине процессора передается 64 бит данных (8 байт).
Тактовая частота, используемая для передачи данных по шине процессора, соответствует его внешней частоте. Это следует учитывать, поскольку в большинстве процессоров внутренняя тактовая частота, определяющая скорость работы внутренних блоков, может превышать внешнюю. Например, процессор AMD Athlon ХР-М 2800+ работает с внутренней тактовой частотой 2,13 ГГц, однако внешняя частота составляет только 266 МГц, в то время как процессор Mobile Pentium 4 с внутренней частотой 3,2 ГГц имеет внешнюю частоту, равную 533 или 800 МГц. В новых системах реальная частота процессора зависит от множителя шины процессора (2х, 2,5х, Зх и выше).
Подключенная к процессору шина по каждой линии данных может передавать один бит данных в течение одного или двух периодов тактовой частоты. Таким образом, в компьютерах с современными процессорами за один такт передается 64 бит.
Для определения пропускной способности шины процессора необходимо умножить значение ширины шины (64 бита или 8 байт для процессоров Celeron/Pentium II1/4/M или Athlon/Du гоп/Athlon ХР) на частоту шины, которая совпадает с базовой частотой процессора (до использования множителя).
Например, при использовании процессора Mobile Pentium 4 с тактовой частой 3,2 ГГц, установленного на системной плате, частота которой равна 533 МГц, максимальная мгновенная скорость передачи данных будет достигать примерно 4266 Мбайт/с. Этот результат можно получить, используя следующую формулу:
533 МГц х 8 байт (64 бит) - 4266 Мбайт/с.
Для более медленной системы Mobile Pentium 4-М:
400 МГцх 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с.
Для системы Athlon ХР-М (Socket А) получится следующее:
266,66 МГц х 8 байт (64 бит) -2133 Мбайт/с.
Скорость передачи данных, называемая также пропускной способностью шины {bandwidth) процессора, представляет собой максимальную скорость передачи данных.
Шина памяти
Шина памяти предназначена для передачи информации между процессором и основной памятью системы. Эта шина соединена с набором микросхем системной платы North Bridge или микросхемой Memory Controller Hub. В зависимости от типа памяти, используемой набором микросхем (и, следовательно, системной платой), шина памяти может работать с различными скоростями. Наилучший вариант, если рабочая частота шины памяти совпадает со скоростью шины процессора. Пропускная способность систем, использующих память РС133 SDRAM, равна 1066 Мбайт/с, что совпадает с пропускной способностью шины процессора, работающей на частоте 133 МГц. Рассмотрим другой пример: в системах Athlon и некоторых Pentium III используется шина процессора с частотой 266 МГц и память РС2100 DDR SDRAM, имеющая пропускную способность 2133 Мбайт/с — такую же, как и у шины процессора.
Замечание
Обратите внимание: разрядность шины памяти обычно раана разрядности шины процессора. Разрядность шины определяет размер банка памяти. Банком памяти в большинстве мобильных систем является модуль S0-DIMM.
Типы шин ввода-вывода
За время, прошедшее после появления первого PC, особенно за последние годы, было разработано довольно много вариантов шин ввода-вы вода. Объясняется это просто: для повышения производительности компьютера нужна быстродействующая шина ввода-вывода. Производительность определяется тремя основными факторами:
быстродействием процессора;
качеством программного обеспечения;
возможностями мульти медиа-компонентов.
Одной из главных причин, препятствующих появлению новых структур шин ввода- вывода, является их несовместимость со старым стандартом PC, который, подобно крепкому морскому узлу, связывает нас с прошлым. В свое время успех компьютеров класса PC предопределила стандартизация — многие компании разработали тысячи плат, соответствующих требованиям этого стандарта. Новая, более быстродействующая шина должна быть совместимой с прежним стандартом, иначе все старые платы придется просто выбросить. Поэтому технология производства шин эволюционирует медленно, без резких скачков.
Шина PCI
В начале 1992 года Intel организовала группу разработчиков, перед которой была поставлена та же задача, что и перед группой VESA, — разработать новую шину, в которой были бы устранены все недостатки шин ISA и EISA.
В июне 1992 года была выпущена спецификация шины PCI версии 1.0, которая с тех пор претерпела несколько изменений. Различные версии PCI приведены в табл. 5.2.
Таблица 5.2. Спецификации PCI
Спецификация PCI
Дата выпуска
Основные изменения
PC11.0
Июнь 1992 г.
Оригинальная 32/64-разрядная спецификация
PCI 2.0
Апрель 1993 г.
Определенные соединители и платы расширения
PCI 2.1
Июнь 1995 г.
Рабочая частота 66 МГц, порядок групповых операций, изменение времени задержек
PCI 2.2
Январь 1999 г.
Управление режимом электропитания, механические изменения
PCI-X 1.0
Сентябрь 1999 г.
Рабочая частота 133 МГц. дополнение к спецификации 2.2
Mini-PCI
Ноябрь 1999 г.
Уменьшенный формфактор плат, дополнение к спецификации 2.2
PCI 2.3
Март 2002 г.
Напряжение 3,3 В, предназначена для низкопрофильных плат расширь ния
PCI-X 2.0
Июль 2002 г,
Рабочая частота 266 или 533 МГц, подразделение 64-разрядной шины данных на 32- и 16-разрядные сегменты для использования с различными устройствами, имеющими напряжение 3,3/1,5 В
PCI-Express 1.0
Июль 2002 г.
Общее быстродействие 2,5 Гбайт/с, рабочее напряжение 0,8 В, 250 Мбайт/с на каждую пропускную полосу. Предназначена для замены шины PCI 2.x в ПК
PCI Express Mini Card
Июнь 2003 г.
Платы уменьшенного размера, дополнение к шине PCI Express
Интерфейс PCI добавляет к традиционной конфигурации шин еще один уровень. Настольные компьютеры с шиной PCI появились в середине 1993 года, и вскоре она стала неотъемлемой частью компьютеров высокого класса. Стандарт CardBus, представляющий собой, по сути, стандарт модулей PCI с "горячей заменой", был утвержден в 1996 году. Стандарт Mini PCI появился в 1999 году и обеспечил возможность замены внутренних модулей PCI в ноутбуках.
Тактовая частота стандартной шины PCI равна 33 МГц, а разрядность соответствует разрядности данных процессора. Для 32-разрядного процессора пропускная способность составляет 132 Мбайт/с:
33 МГц X 32 бит - 1 056 Мбит/с.
В спецификации PCI определено три типа системных плат, каждая из которых разработана для определенных моделей компьютеров с различными требованиями к энергопитанию. Существует 32- и 64-разрядные версии шины PCI. Версия с напряжением 5 В предназначена для стационарных компьютеров (PCI 2.2 или более ранних версий), версия с напряжением 3,3 В— для портативных систем (также поддерживается PCI 2.3), а универсальная версия предназначена для системных плат и внешних адаптеров, подключаемых в любой из перечисленных разъемов. Универсальные шины и 64-разрядные шины PCI с напряжением 5 В преимущественно предназначены для серверных системных плат. Спецификация PCI-X 2.0 для версий 266/533 обусловила поддержку напряжений 3,3 и 1,5 В, что соответствует стандарту PCI 2.3с поддержкой напряжения 3,3 В.
Другим важным свойством платы PCJ является то, что она удовлетворяет спецификации Plug and Play компании Intel. Это означает, что PCI не имеет перемычек и переключателей и может настраиваться с помощью специальной программы настройки. Системы с Plug and Play способны самостоятельно настраивать адаптеры, а в тех компьютерах, в которых отсутствует система Plug and Play, но есть разъемы PCI, настройку адаптеров нужно выполнять вручную с помощью программы Setup BIOS. С конца 1995 года в большинстве компьютеров устанавливается BIOS, удовлетворяющая спецификации Plug and Play, которая обеспечивает автоматическую настройку. Хотя в ноутбук нельзя установить стандартную плату PCI, большинство ноутбуков содержит один разъем Mini PCI и один или два внешних разъема CardBus.
Новая версия PCI Express была одобрена в июле 2002 года, а стандарт Mini Card для ноутбуков был утвержден в июне 2003 года. Последовательная шина PCI Express обеспечивает высокую производительность и совместима с текущими драйверами параллельной шины PCI. К началу 2005 года шина PCI Express практически полностью вытеснила шину PCI в новых настольных системах и получила распространение в ноутбуках. Более подробную информацию по данному стандарту можно получить на Web-узле www. pci sig. org.
Ускоренный графический порт (AGP)
Для повышения эффективности работы с видеоданными и графикой Intel разработала новую шину — ускоренный графический порт (Accelerated Graphics Port — AGP). Эта шина похожа на PCI, но содержит ряд добавлений и расширений. И физически, и электрически, и логически она не зависит от PCI. Например, разъем AGP подобен разъему PCI, но имеет контакты для дополнительных сигналов и другую разводку контактов. В отличие от РС1, которая является настоящей шиной с несколькими разъемами, AGP — высокоэффективное соединение, разработанное специально для видеоадаптера, причем в системе для одного видеоадаптера допускается только один разъем AGP.
В отличие от настольных систем, в большинстве ноутбуков порт AGP отсутствует, поскольку графический процессор обычно встроен в системную плату или является одним из компонентов набора микросхем системной логики. Встроенный в плату процессор работает аналогично внешним видеоадаптерам для настольных систем с интерфейсом PCI или AGP.
Спецификация AGP 1.0 была впервые реализована компанией Intel в июле 1996 года. В соответствии с этой спецификацией использовалась тактовая частота 66 МГц и режим 1х или 2х с уровнем напряжения 3,3 В. Версия AGP 2.0 была выпущена в мае 1998 года, в ней добавлен режим 4х, а также понижено рабочее напряжение до 1,5 В.
Последней редакцией спецификации AGP для персональных компьютеров является версия AGP 8х, получившая название AGP 3.0. В соответствии со спецификацией AGP 8х скорость передачи данных равна 2 133 Мбайт/с, что вдвое превышает параметры интерфейса AGP 4х. Стандарт AGP8x был предварительно анонсирован в ноябре 2000 года; в 2003 году началось официальное внедрение этой шины. В реальности различия в производительности между адаптерами с интерфейсом AGP 4х и 8х минимальны.
Шина AGP — это быстродействующее соединение, работающее на основной частоте 66 МГц (фактически — 66,66 МГц), что вдвое выше, чем у PCI. В основном режиме AGP, называемом 1х, выполняется одиночная передача за каждый цикл. Поскольку ширина шины AGP равна 32 бит (4 байт), при 66 млн. тактов в секунду по ней можно передавать данные со скоростью приблизительно 266 Мбайт/с. В первоначальной спецификации AGP также определен режим 2х, при котором в каждом цикле осуществляются две передачи, что соответствует скорости 533 Мбайт/с.
Спецификацией AGP 2.0 поддерживается 4-кратный режим передачи данных, т.е. передача данных осуществляется четыре раза в течение одного такта. При этом скорость передачи данных достигает 1 066 Мбайт/с. Быстродействие шины AGP 8х составляет 2 133 Мбайт/с. Большинство современных плат AGP поддерживают, как минимум, стандарт 4х. В табл. 5.3 приведены тактовые частоты скорости передачи данных для различных режимов AGP. Большинство новых
видеоадаптеров AGP соответствуют стандарту 4х, в то время как все новые наборы микросхем и графические контроллеры поддерживают стандарт AGP 8х.
Поскольку шина AGP независима от РС1, при использовании видеоадаптера AGP можно освободить шину PCI для выполнения традиционных функции ввода-вывода например для контроллеров IDE/АТА, SCSI или USB, звуковых плат и пр.
Таблица 5.3. Параметры различных режимов AGP
Тип шины AGP
Разрядность, бит
Частота шины, МГц
Циклы данных/такт
Скорость передачи данных, Мбайт/с
AGP
32
66
1
266
AGP2x
32
66
2
533
AGP4x
32
66
4
1066
AGP8x
32
66
8
2133
Помимо повышения эффективности работы видеоадаптера, AGP позволяет получать быстрый доступ непосредственно к системной оперативной памяти. Благодаря этому видеоадаптер AGP может использовать оперативную память, что уменьшает потребность з видеопамяти. Это особенно важно при работе с трехмерными видеоприложениями, интенсивно использующими большие объемы памяти.
Интерфейс AGP позволяет графическим адаптерам выполнять высокоскоростную визуализацию трехмерных объектов, а также воспроизводить качественное видео на персональном компьютере.
Компоненты системной платы
В современную системную плату встроены такие компоненты, как гнезда процессоров, разъемы, микросхемы и т.п. Системные платы современных ноутбуков содержат следующие компоненты:
гнездо для процессора;
набор микросхем системной логики (компоненты North/South Bridge или hub-контроллеры ввода-вывоДа);
микросхема Super I/O;
базовая система ввода-вывода (ROM BlOS/Flash BIOS);
гнезда модулей памяти S О- DIММ;
микросхемы и разъемы интерфейсов CardBus и Mini PCI;
разъем Mini PCI;
разъем MDC;
преобразователь напряжения для центрального процессора;
батарея.
В большинстве системных плат ноутбуков содержатся интегрированные видео- и аудиоадаптеры, сетевые адаптеры, а также разнообразные порты ввода-вывода, в зависимости от модели системной платы.
Основные компоненты системной платы рассматриваются в следующих разделах.
Разъемы/гнезда процессоров
Процессор ноутбука может быть впаян непосредственно в системную плату, установлен в виде мобильного модуля (платы с процессором и другими компонентами) или вставлен в гнездо, как в настольных компьютерах. В большинстве современных компьютеров процессор устанавливается непосредственно в гнездо, что позволяет провести замену процессора
или его ограниченную модернизацию в будущем. Процессоры до Pentium Ш и Athlon обычно впаивались в системную плату или устанавливались в виде различных мобильных модулей, что значительно сокращало возможности их модернизации и замены. В табл. 5.4 приведены характеристики различных гнезд/разъемов, используемых в ноутбуках, и перечислены процессоры, подходящие для установки в эти разъемы.
ММС-1
280
70x4
5В-2Г
Mobile Pentium/Celeron/Pentium II MMC-1
ММС-2
400
40x5
5B-21*
Mobile Celeron/Pentlum ИДИ MMC-2
мс
240
30x8
Auto VRM
Mobile Pentium II MC
Mtaro-PGAI
615
24x26 mPGA
Auto VRM
Mobile Celeron/Pentlum II mtaro-PGA 1
Micro-PGA2
495
21x24 mPGA
Auto VRM
Mobile Celeron/Pentium III micro-PGA2
Socket 478
478
26x26 mPGA
Auto VRM
Настольный Celeron/Pentium 4 FC-PGA2
mPGA479M
479
26x26 mPGA
Auto VRM
Mobile Celeron/Pentium III/4/M micro-FCPGA
Socket A (462)
462
37x37 SPGA
Auto VRM
Mobile/Desktop Duron/Athlon 4/Athlon XP-M
Socket 754
754
29x29 mPGA
Auto VRM
Mobile/Desktop Athlon 64
Таблица 5.4. Спецификации разъемов центрального процессора
Разъем Количество Расположение Напряжение питания, В Поддерживаемые процессоры
контактов контактов
•Автоматический модуль регулирования напряжения (Auto VRM) встроен в мобильный модуль, что позволяет процессору работать с большим диапазоном напряжений.
Auto VRM — модуль с автоматическим выбором напряжения в зависимости от контактов V1D процессора.
Обратите внимание: в некоторых ноутбуках применяются настольные версии процессоров. поэтому системная плата содержит настольный вариант гнезда для центрального процессора. Однако в большинстве ноутбуков используются специализированные процессоры и разъемы. Сам факт совпадения разъема на системной плате с контактными выводами процессора еще не гарантирует работоспособности процессора. Например, версии процессоров Celeron, Pentium III, Pentium 4 и Pentium M устанавливаются в разъем mPGA479M, но работоспособными в этом разъеме будут только некоторые модели процессоров. Установка других процессоров может привести к их физическому повреждению. Назначение контактных выводов у разных моделей процессоров различается.
Наборы микросхем системной логики
Современные системные платы невозможно представить без микросхем системной логики. Набор микросхем подобен системной плате. Другими словами, две любые платы с одинаковым набором микросхем функционально идентичны. Набор микросхем системной логики включает в себя интерфейс шины процессора (которая называется также Front-Side Bus — FSB), контроллеры памяти, контроллеры шины, контроллеры ввода-вывода и т.п. Все схемы системной платы также содержатся в наборе микросхем. Если сравнивать процессор компьютера с двигателем автомобиля, то аналогом набора микросхем является, скорее всего, шасси. Оно представляет собой металлический каркас, служащий для установки двигателя и выполняющий роль промежуточного звена между двигателем и внешним миром. Набор микросхем — это рама, подвеска, рулевой механизм, колеса и шины, коробка передач, карданный вал, дифференциал и тормоза. Шасси автомобиля представляет собой механизм, преобразующий энергию двигателя в поступательное движение транспортного средства. Набор микросхем, в свою очередь, является соединением процессора с различными компонентами компьютера. Процессор не может взаимодействовать с памятью, платами адаптера и различными устройствами без помощи наборов микросхем. Если воспользоваться медицинской терминологией и сравнить процессор с головным мозгом, то набор микросхем системной логики по праву займет место позвоночника и центральной нервной системы.
Набор микросхем управляет интерфейсом или соединениями процессора с различными компонентами компьютера. Поэтому он определяет в конечном счете тип и быстродействие
1
используемого процессора, рабочую частоту шины, скорость, тип и объем памяти. В сущности, набор микросхем относится к числу наиболее важных компонентов системы, даже, наверное, более важных, чем процессор. Мне приходилось видеть системы с мощными процессорами, которые проигрывали в быстродействии системам, содержащим процессоры меньшей частоты, но более функциональные наборы микросхем. Во время соревнований опытный гонщик часто побеждает не за счет высокой скорости, а за счет умелого маневрирования. При компоновке системы я бы начинал в первую очередь с набора микросхем системной логики, так как именно от его выбора зависит эффективность процессора, модулей памяти, устройств ввода-вывода, а также разнообразные возможности расширения.
Номера моделей наборов микросхем системной логики Intel
Ниже приведен шаблон нумерации наборов микросхем системной логики компании Intel.
Номер набора микросхем системной логики
Поколение процессора
420хх
Р4 (406)
430хх
Р5 (Pentium)
440хх
Р6 (Pentium Pro/Pentium ll/Pentlum III)
8хх
P6/P7 (Pentium I (/Pentium 11 (/Pentium 4/Pentium M) c hub-архитектурой
9хх
P7 (Pentium 4/Pentium M)
450хх
P6 Server (Pentium Pro/Pentium 11/111 Xeon)
Е72хх
Рабочие станции Xeon c hub-архитектурой
Е75хх
Сервер Xeon c hub-архитектурой
460хх
Процессор Itanium
Е88хх
Процессор Itanium 2 c hub-архитектурой
По номеру на большей микросхеме системной платы можно идентифицировать набор микросхем системной логики. Например, в системах на базе гцюцессоров Pentium II/III широко использовался набор микросхем системной логики 440ВХ, который состоит из двух компонентов: 82443ВХ North Bridge и 82371 EX South Bridge. Набор микросхем 845 поддерживает процессор Pentium 4 и состоит из двух основных частей: 82845 Memory Controller Hub (МСН) и 82801ВА I/O Controller Hub (ICH2). Прочитав логотип компании (Intel или какой-либо другой), а также номера компонентов и комбинации символов микросхем системной платы, можно легко идентифицировать набор микросхем, используемый и конкретной системе.
При создании наборов микросхем Intel использует два различных типа архитектуры: North/South Bridge и более современную hub-архитектуру, которая применяется во всех последних наборах микросхем системной логики серии 800/900.
Наборы микросхем системной логики для процессоров AMD Athlon/Duron
Выпустив на рынок процессоры Athlon, Athlon ХР, Athlon МР и больше не производимый Duron, компания AMD пошла на рискованный шаг: для них не существовало наборов микросхем системной логики, а кроме того, они были несовместимы с существующими разъемами Intel для процессоров Pentium П/Ш и Celeron. Вместо “подгонки" к существующим стандартам Intel компания AMD разработала собственный набор микросхем и на его базе системные платы для процессоров Athlon/Duron.
Этот набор микросхем получил название AMD 750 (кодовое название Irongate) и поддерживает процессоры Socket/Slot А. Он состоит из микросхем 751 System Controller (компонент North Bridge) и 756 Peripheral Bus Controller (компонент South Bridge). Затем AMD представила набор микросхем AMD-760 для процессоров Athlon/Duron, который стал первым основным набором микросхем системной логики, поддерживающим память DDR SDRAM. Он состоит из двух микросхем: AMD-761 System Bus Controller (компонент North Bridge) и AMD-766 Peripheral Bus Controller (компонент South Bridge). Хотя компания AMD в контексте получения рыночной прибыли больше не полагается на продажи собственных наборов микросхем, ее пример вдохновил такие компании, как VIA Technologies, NVIDIA и SIS, разрабатывать наборы микро-
схем специально для процессоров AMD, устанавливаемых в гнезда Slot А, позднее в Socket А и Socket 754. В результате производители системных плат представили на рынке множество моделей своей продукции, благодаря чему процессоры Athlon заняли достойную нишу на рынке и стали реальным конкурентом процессорам Intel
Архитектура North/South Bridge
Большинство ранних версий наборов микросхем Intel (и практически все наборы микросхем других производителей) созданы на основе многоуровневой архитектуры и содержат компоненты North Bridge и South Bridge, а также микросхему Super I/O.
North Bridge. Этот компонент представляет собой соединение быстродействующей шины процессора (400/266/200/133/100/66 МГц) с более медленными шинами AGP (533/266/133/66 МГц) и PCI (33 МГц). Обозначение микросхемы North Bridge зачастую дает название всему набору микросхем; например, в наборе микросхем 440ВХ номер микросхемы North Bridge — 82443ВХ.
South Bridge. Этот компонент служит мостом между шиной PCI (66/33 МГц) и более медленной шиной ISA (8 МГц),
Super I/O. Это отдельная микросхема, подсоединенная к шине ISA, которая фактически не является частью набора микросхем и зачастую поставляется сторонним производителем, например National Semiconductor или Standard Microsystems Corp. (SMSC). Микросхема Super I/O содержит обычно используемые периферийные элементы, объединенные в одну микросхему.
Наборы микросхем, созданные за последние годы, позволяют поддерживать различные типы процессоров, скорости шин и схемы периферийных соединений.
Расположение всех микросхем и компонентов типичной системной платы AMD Socket А, использующей архитектуру North/South Bridge, показано на рис. 4.17.
Компонент North Bridge иногда называют контроллером РАС (PCI/AGP Controller). В сущности, он является основным компонентом системной платы и единственной, за исключением процессора, схемой, работающей на полной частоте системной платы (шины процессора). В современных наборах микросхем используется однокристальная микросхема North Bridge; в более ранних версиях находилось до трех отдельных микросхем, составляющих полную схему North Bridge.
Компонент South Bridge обладает более низким быстродействием и всегда находится на отдельной микросхеме. Одна и та же микросхема South Bridge может использоваться в различных наборах микросхем системной логики. (Разные типы схем North Bridge, как правило, разрабатываются с учетом того, чтобы мог использоваться один и тот же компонент South Bridge.) Благодаря модульной конструкции набора микросхем системной логики появилась возможность снизить стоимость и расширить поле деятельности для изготовителей системных плат. South Bridge подключается к шине PCI (33 МГц) и содержит интерфейс шины ISA (8 МГц). Кроме того, обычно она содержит две схемы, реализующие интерфейс контроллера жесткого диска IDE и интерфейс USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), а также схемы, реализующие функции памяти CMOS и часов. South Bridge содержит также все компоненты, необходимые для шины ISA, включая контроллер прямого доступа к памяти и контроллер прерываний.
Микросхема Super I/O, которая является третьим компонентом системной платы, соединена с шиной ISA (8 МГц) и содержит все стандартные периферийные устройства, встроенные в системную плату. Например, большинство микросхем Super I/O поддерживают параллельный порт, два последовательных порта, контроллер гибких дисков, интерфейс клавиату- ра/мышь. К числу дополнительных компонентов могут быть отнесены CMOS RAM/Clock, контроллеры IDE, а также интерфейс игрового порта. Системы, содержащие порты IEEE- 1394 и SCSI, используют для портов этого типа отдельные микросхемы.
На рис. 5.1 на примере набора микросхем 440ВХ показана типичная архитектура North/South Bridge. Этот набор микросхем и системная архитектура были популярны в ноутбуках на основе процессоров Pentium II и Pentium ILL
Параллельный
Рис. 5.1. Диаграмма типичного набора микросхем 440ВX для системной платы портативного компьютера
Hub-архитектура
В новой серии 800 набора микросхем используется hub-архитектура, в которой компонент North Bridge получил название Memory Controller Hub {МСН), а компонент South Bridge — I/O Controller Hub (I CH). В результате соединения компонентов посредством шины PCI образуется стандартная конструкция North/South Bridge. В hub-архитектуре соединение компонентов выполняется с помощью выделенного hub-интерфейса, скорость которого вдвое выше скорости шины PCI. Hub-архитектура обладает определенными преимуществами по сравнению с традиционной конструкцией North/South Bridge.
Увеличенная пропускная способность. Hub-интерфейс представляет собой 8-разряднын интерфейс 4Х (четырехтактный) с тактовой частотой 66МГц (4х66МГцх1 байт - 266 Мбайт/с), имеющий удвоенную по отношению к PCI пропускную способность (33 МГц х 32 байт - 133 Мбайт/с).
Уменьшенная загрузка PCI. Hub-интерфейс не зависит от PCI и не участвует в перераспределении или захвате полосы пропускания шины РС1 при выполнении трафика набора микросхем или Super I/O. Это повышает эффективность остальных устройств, подсоединенных к шине PCI, при выполнении групповых операций.
Уменьшение монтажной схемы. Несмотря на удвоенную по сравнению с РС1 пропускную способность, hub-интерфейс имеет ширину, равную 8 разрядам, и требует для соединения с системной платой всего лишь 15 сигналов. Шине PCI, например, для вы-
полнения подобной операции требуется не менее 64 сигналов, что приводит к повышению генерации электромагнитных помех, ухудшению сигнала, появлению “шума" и в конечном итоге к увеличению себестоимости плат.
Конструкция hub-интерфейса предусматривает увеличение пропускной способности устройств РС1, что связано с отсутствием компонента South Bridge, передающего поток данных от микросхемы Super I/O и загружающего тем самым шину PCI. Таким образом, hub- архитектура позволяет увеличить пропускную способность устройств, непосредственно соединенных с I/O Controller Hub (ранее South Bridge), к которым относятся новые быстродействующие интерфейсы АТА-100 и USB 2.0.
Конструкция hub-интерфейса, ширина которого равна 8 бит, довольно экономична. Ширина интерфейса может показаться недостаточной, но такая конструкция полностью себя оправдывает. При ширине интерфейса 8 бит достаточно только 15 сигналов, в то время как 32-разрядный интерфейс шины PCI, используемый в традиционной конструкции North/South Bridge, требует 64 сигналов. Меньшее число выводов говорит о более упрощенной схеме маршрутизации платы, снижении количества помех и повышении устойчивости сигнала. Это сокращает число выводов используемых микросхем, уменьшает их размеры и себестоимость.
Несмотря на то что одновременно может быть передано только 8 бит информации, hub- интерфейс позволяет выполнить четыре передачи за один такт, чем и достигается рабочая частота 66 МГц. В результате фактическая пропускная способность составляет 266 Мбайт/с (4 х 66 Мгц х 1 байт). Это вдвое больше полосы пропускания шины PCI, имеющей ширину 32 бит, но выполняющей только одну передачу с частотой 33 МГц при общей пропускной способности 133 Мбайт/с. Благодаря уменьшению ширины и увеличению скорости конструкции hub-интерфей с позволяет достичь высокой эффективности при снижении себестоимости и повышении устойчивости сигнала.
Компонент МСН осуществляет соединение быстродействующей шины процессора (400/133/100/66 МГц) и hub-интерфейса (66 МГц) с шиной AGP (533/266/133/66 МГц); компонент ICH, в свою очередь, связывает hub-интерфейс (66 МГц) с портами АТА (IDE) (66/100 МГц) и шиной PCI (33 МГц).
Кроме того, в ICH содержится новая шина Low-Pin-Count (LPC), представляющая собой 4-разрядную версию шины PCI, которая была разработана в первую очередь для поддержки микросхем системной платы ROM BIOS и Super I/O. Вместе с четырьмя сигналами функций данных, адресов и команд для функционирования шины требуется девять дополнительных сигналов, что составит в общей сложности 13 сигналов. Это позволяет сократить количество линий, соединяющих ROM BIOS с микросхемами Super I/O. Для сравнения: в ранних версиях наборов микросхем North/South Bridge в качестве интерфейса использовалась шина ISA, количество сигналов которой равно 96. Максимальная пропускная способность шины LPC достигает 6,67 Мбайт/с, что примерно соответствует параметрам ISA и чего вполне достаточно для поддержки таких устройств, как ROM BIOS и микросхемы Super I/O.
На рис. 5.2 на примере набора микросхем 855РМ показана типичная hub-архитектура. Это самые популярные набор микросхем и системная архитектура для ноутбуков на базе процессора Pentium М.
Замечание Хотя многие производители наборов микросхем используют обозначения North Brldge/South Bridge, некоторые из них разработали собственные высокоскоростные соединения между микросхемами, аналогично hub-архитектуре Intel. Например, в наборах микросхем VIA применяется hub-архитектура V-Link, предоставляющая выделенную шину с частотой 266 МГц между микросхемами North и South Bridge. Еще одна высокоскоростная шина между этими микросхемами — HyperTransport — была изначально разработана в AMD и затем лицензирована производителями наборов микросхем NVIDIA, VIA и AU Corporation. Кроме того, в новых наборах микросхем компании SiS внедрена шина MuTIOL Connect.
Параллельный
Рис. 5.2. Диаграмма типичного набора микросхем 855РМ для системной платы ноутбука
Высокоскоростные соединения между микросхемами
North Bridge и South Bridge
Как отмечалось ранее в главе, Intel разработала замену традиционной hub-архитектуре, основанной на микросхемах North Bridge и South Bridge. Интерфейс с частотой 266 МГц обеспечивает работу высокоскоростного соединения между контроллером системной памяти, контроллером памяти графического адаптера (альтернатива North Bridge) и микросхемой I/O Controller Hub (замена South Bridge) в наборах микросхем семейства Intel 8хх, предназначенных для процессоров Pentium Ш/4.
Компания Intel не единственная, кто стремится заменить медленное соединение по шине PCI между микросхемами North/South Bridge более производительной альтернативой, не основанной на шине PCI. Далее описываются подобные архитектуры, созданные несколькими компаниями.
VIA. Архитектура V-Link обеспечивает взаимодействие микросхем North/South Bridge со скоростью, равной или превышающей быстродействие hub-архитектуры Intel. В интерфейсе V-Link применяется 8-разрядная шина данных, внедренная в двух версиях этой архитектуры — V-Link 4х и V-Link 8х. Интерфейс V-Link 4х передает данные с частотой 266 МГц (4x66 МГц), в два раза превышающей частоту шины РС1 и соответствующей частоте hub-архитектуры Intel. В свою очередь, интерфейс V-Link 8х передает данные с частотой 533 Мбайт/с (4x133 МГц), которая в два раза превышает аналогичные показатели hub-архитектуры. В наборах микросхем семейства VT82xx интерфейс V-Link поддерживается всеми микросхемами South Bridge. Впервые технология V-Link была использована в наборах микросхем семейства VIA 266 для процессоров Pentium Ш/4 и Athlon. Кроме того, V-Link'применяется в наборах микросхем моделей VIA 333/400.
SiS. Архитектура MuTIOL обеспечивает производительность, сопоставимую с V-Link 4х. В наборах микросхем, поддерживающих MuTIOL, применяются отдельные шины адреса, DMA, входящих/и сходящих данных для каждой микросхемы I/O bus master. Интерфейс MuTIOL кэширует множественные передачи входящих/исходящих данных по двунаправленной 16-разрядной шине данных, а также управляет этими потоками данных. Микросхемы South Bridge в наборах микросхем SiS961/962 поддерживают интерфейс MuTIOL со скоростью передачи данных 533 Мбайт/с (4x133 МГц), в то время как модели семейства SiS963 используют новый интерфейс MuTIOL 1G, обеспечивающий передачу данных со скоростью более 1 Гбайт/с.
АТ/. В некоторых наборах микросхем серии IGP используется высокоскоростная шина A-Link. Этот интерфейс поддерживает передачу данных со скоростью 266 Мбайт/с, обладая производительностью, сравнимой с hub-архитектурой Intel, первым поколением V-Link и MuTIOL В наборах микросхем семейства RS и RX внедрена шина HyperTransport. В этой шине, в настоящий момент разрабатываемой некоммерческой организацией HyperTransport Technology Consortium (www. hype rtransport. org), применяется IP-соединение типа “точка-точка" с дифференциальной передачей сигналов низкого напряжения. Версия 8x8 шины HyperTransport, используемая в некоторых наборах микросхем ATI, поддерживает тактовую частоту шины процессора 800 МГц и скорость передачи данных до 1,6 Гбайт/с.
NVIDIA. В наборах микросхем nForce, nForce2 и пЕогсеЗ внедрена шина HyperTransport, изначально разработанная компанией AMD.
Хотя термины North Bridge и South Bridge по-прежнему используются для обозначения микросхем, соединенных друг с другом с помощью высокоскоростных соединений V-Link, MuTIOL, A-Link и HyperTransport, эти наборы микросхем основаны на hub-архитектуре, внедренной в наборах микросхем Intel 8хх.
Профили наборов микросхем
Для максимального использования всех возможностей процессора требуется высокопроизводительный набор микросхем. При покупке ноутбука стоит поинтересоваться, на каком наборе микросхем основана системная плата, которая должна полностью поддерживать функции процессора и других компонентов компьютера. Далее рассматриваются самые популярные наборы микросхем для системных плат ноутбуков, поддерживающих процессоры Pentium и более новые модели процессоров.
Мобильные наборы микросхем для процессора Pentium
Компания Intel разработала только один набор микросхем, предназначенный исключительно для мобильного применения с процессорами Pentium. Но в большинстве ноутбуков, несмотря на значительное энергопотребление, применялись процессоры для настольных компьютеров.
Наборы микросхем для процессоров Pentium II и Pentium III
Компании Intel, VIA и ряд других предлагали несколько наборов микросхем, предназначенных для мобильных версий процессоров Pentium II и Pentium III. Некоторые, например 440ВХ, проектировались для настольных компьютеров и только затем были модифицированы для использования с мобильными версиями процессоров. Другие наборы микросхем, например 440МХ, изначально проектировались для ноутбуков.
Intel440ВХ
Набор микросхем intel 440ВХ был представлен в апреле 1998 года и стал первым набором с поддержкой шины процессора, работающей на частоте 100 МГц. Он специально проектировался для работы с быстродействующими процессорами Pentium II и Pentium III, работающими на частоте от 350 МГц. Кроме того, 440ВХ являлся первым набором микросхем для ноутбуков с поддержкой процессоров Pentium II и Pentium III.
Основным отличием 440ВХ от предыдущих наборов микросхем было повышение производительности за счет увеличения пропускной способности системной шины с 66 до 100 МГц. Так как набор микросхем может работать на частотах 66 и 100 МГц, одна системная плата способна поддерживать работу всех процессоров Pentium II и Pentium Ш с шиной данных, работающей на частоте 66 или 100 МГц.
Вот основные характеристики 440ВХ:
поддержка шины процессора Pentium II и Pentium III, работающей на частоте 100 или 66 МГц;
поддержка памяти РС-100 SDRAM;
поддержка четырех банков памяти (четырех модулей DIMM) общим объемом до 1 Гбайт;
поддержка памяти с кодом коррекции ошибок (ЕСС);
поддержка стандарта управления питанием ACPI;
первый набор микросхем, поддерживающий процессоры Pentium II и Pentium III.
Набор микросхем Intel 440ВХ состоит из единственной микросхемы North Bridge, которая называется мостом узла/контроллером 82443 ВХ, и микросхемы South Bridge 82371 ЕВ РСЬ ISA/IDE Xcelerator (P1IX4E) South Bridge. Микросхема South Bridge поддерживает интерфейс управления питанием ACPI версии 1.0.
Кроме того, набор микросхем 440ВХ используется в мобильных модулях процессоров Pentium II и Pentium III. При исполнении в виде мобильного модуля набор микросхем делится на две половины (North Bridge и South Bridge), которые расположены на мобильном модуле и материнской плате соответственно.
В конце 1990-х годов 440ВХ был самым популярным набором микросхем для портативных компьютеров, основанных на процессорах Pentium И, Pentium III и Celeron.
Intel 440МХ
Набор микросхем 440МХ на самом деле является набором 440ВХ, в котором North Bridge и South Bridge реализованы в виде одной микросхемы. Кроме слияния двух микросхем в одну, в наборе микросхем 440МХ был добавлен интегрированный звуковой адаптер АС'97 и модем, которые по своим возможностям были аналогичны звуковым адаптерам и модемам, подключаемых к шине PCI.
Набор микросхем 440МХ полностью идентичен набору 440ВХ, кроме таких особенностей:
микросхемы North Bridge и South Bridge реализованы в виде одной микросхемы
отсутствует поддержка шины AGP;
добавлен контроллер АС'97 и интерфейс AC-Link, основанный на стандарте АС’97 2.1;
используется интерфейс X-bus (сокращенный 8-разрядный вариант шины ISA) вместо стандартной шины ISA, необходимый для подключения контроллера клавиатуры, микросхемы Super I/O и Flash ROM;
поддержка максимум 256 Мбайт ОЗУ;
шина PCI версии 2.2;
рассеиваемая мощность 2,1 Вт (при частоте шины 100 МГц) или 1,6 Вт (при частоте шины 66 МГц) с активизацией функций энергосбережения.
Intel 440ZX
Набор 440ZX-66M — это удешевленная версия набора 440ВХ, созданная специально для поддержки недорогих процессоров Celeron, основанных на процессорах Pentium II и Pentium III. Основным отличием от набора микросхем 440ВХ являлась поддержка шины процессора, работающей только на частоте 66 МГц.
VIA PN133
Набор VIA PN133, предназначенный для процессора Pentium III, содержит интегрированное графическое ядро Savage 4, шину процессора, работающую на частоте 133 МГц реализует поддержку памяти SDRAM, работающую на частоте 133 МГц. Набор микросхем PN133 предназначен для легких и тонких ноутбуков начального уровня. Далее перечислены его основные возможности:
шина процессора Pentium III, работающая на частотах 66/100/133 МГц;
поддержка процессоров Intel Mobile Pentium Ш/Celeron и VIA СЗ;
интегрированное графическое ядро S3 Savage 4 с интерфейсом AGP 4т;
архитектура совместно используемой памяти (UMA), при которой графическим адаптером используется область системной памяти;
интегрированная микросхема RAMDAC с частотой 250 МГц;
поддержка разъемов LVDS, CRT, DVI и TV для подключения внешнего монитора;
интегрированный звуковой адаптер АС'97 и модем;
поддержка оперативной памяти стандарта PCI 00/РС133;
максимальный объем оперативной памяти — 1,5 Гбайт;
поддержка интерфейса АТА-100;
четыре порта USB 1.1;
технология управления питанием ACPI/OnNow;
микросхема North Bridge VT8603;
микросхема South Bridge VT8231.
Встроенное высокопроизводительное графическое ядро, режимы настройки частоты шины (66/100/133 МГц), поддержка памяти PC 100/133 SDRAM и несколько режимов энергосбережения сделали в свое время набор микросхем VIA Pro Savage PN133 (кодовое название Twister) популярным интегрированным набором с совместно используемой памятью для ноутбуков на основе процессоров Intel Pentium HI, Intel Celeron и VIA C3.
IntelBtSEM
Набор микросхем 815EM предназначен для ноутбуков, основанных на процессоре Pentium Ш/Celeron с интегрированным видеоадаптером, подключенным к шине AGP 2х и использующим область системной памяти.
Как и остальными наборами микросхем серии 8кг от компании Intel, в наборе 815ЕМ (82815ЕМ GMCH2-M) используется hub-архитектура с пропускной способностью 266 Мбайт/с между основными компонентами. В более старых архитектурах на основе микросхем North Bridge и South Bridge использовалась шина PCI.
Характеристики набора микросхем 815ЕМ:
шина процессора Pentium II и Pentium III, работающая на частоте 100 МГц;
hub-интерфейс с пропускной способностью 266 Мбайт/с;
игггерфейс АТА-100;
поддержка памяти РС-100 SDRAM;
максимальный объем памяти, равный 512 Мбайт;
технология Intel SpeedStep;
интерфейс подключения к локальной сети (интегрированный сетевой адаптер);
технология Alert on LAN 2.0;
контроллер АС'97 (интегрированный звуковой адаптер);
поддержка режимов ожидания с низким энергопотреблением; .
генератор случайных чисел;
два контроллера U S В 1.1;
шина LPC для микросхемы Super I/O и концентратора прошивки (ПЗУ BIOS);
шина ISA отсутствует;
интегрированный видеоадаптер, подключенный к шине AGP 2х (использующий область системной памяти);
дополнительная видеопамять объемом 4 Мбайт;
интерфейс DVI для подключения жидкокристаллических мониторов;
поддерж ка про гра м м но го воен ро и з ве де н и я М РЕ G- 2 D V D с а п п аратной ком пенсапи е й движения.
В наборе микросхем 815ЕМ используется hub-контроллер ввода-вывода ICH2-M (82801ВАМ), обеспечивающий поддержку интерфейса АТА-100, и два контроллера USB 1.1. Благодаря двум контроллерам в компьютере может быть четыре порта USB. Таким образом достигается увеличение стандартной производительности интерфейса USB 1.1 и количества одновременных подключений без установки концентратора USB.
Микросхема VCH (video controller hub) 82807АА подключается непосредственно к порту цифрового видеовыхода на базе микросхемы GMCH2-M, что позволяет встроенному видеоадаптеру набора микросхем 815ЕМ поддерживать низковольтные разностные сигналы (low- voltage differential signaling — LVDS) для жидкокристаллических экранов.
Еще одной важной особенностью 815ЕМ является интеграция адаптера Ethernet непосредственно в набор микросхем. Интегрированный контроллер локальной сети работает с компонентами физического уровня, включая:
расширенную Ethernet (10/100 Мбит/с) с поддержкой технологии Alert on LAN;
стандартную Ethernet (10/100 М 6 ит/с).
Эти компоненты физического уровня могут быть размещены непосредственно на системной плате (в виде дополнительных микросхем) или установлены в качестве адаптера mini-PCI.
Набор микросхем 815ЕМ был популярен для ноутбуков, основанных на процессоре Pentium III, и проектировался в качестве замены устаревшего набора микросхем 440ВХ.
Intel 830M/MG/MP
Семейство наборов микросхем 830 было последним, выпущенным для ноутбуков на основе процессоров Mobile Pentium III и Mobile Celeron. В наборе микросхем 830 частота шины процессора увеличена до 133 МГц и реализована поддержка памяти PC 133 SDRAM.
Набор микросхем 830 существует в грех вариантах.
830МР: поддерживается интерфейс AGP 4х для дискретных видеопроцессоров.
830MG; содержит интегрированный видеопроцессор, подключенный к шине AGP 2х.
830М: содержит интегрированный видеопроцессор, подключенный к шине AGP 2х; поддерживается внешний интерфейс AGP 4х.
Кроме того, семейство наборов микросхем 830 отличается следующими свойствами:
шина процессора Pentium Ш работает на частоте 133 МГц;
поддержка памяти РС-133 SDRAM;
максимальный объем оперативной памяти равен 1 Гбайт;
три цифровых видеовыхода;
hub-архитектура;
шесть портов USB 1.1;
контроллер АС *97 (и нте грированпый звуковой адаптер);
интерфейс локальной сети (интегрированный сетевой адаптер).
Наборы микросхем для процессора Pentium 4
Компания Intel представила несколько наборов микросхем для процессоров Mobile Pentium 4-М и Mobile Pentium 4. Некоторые из них, например 845MP/MZ, были разновидностью наборов микросхем для настольных компьютеров, в то время как другие, в частности семейство 852, специально проектировались для применения в ноутбуках.
Intel 845MP/MZ
Семейство наборов микросхем 845М проектировалось для дешевых ноутбуков на основе процессора Mobile Pentium 4. Это семейство включает два варианта наборов микросхем.
845МР; поддерживается память DDR, работающая на частоте 266 МГц (РС2100), максимальный объем 1 Гбайт.
845MZ: поддерживается память DDR, работающая на частоте 200 МГц (РС1600), максимальный объем 512 Мбайт.
Обе микросхемы семейства 845М (концентраторами контроллера памяти 82845М Р/М Z) поддерживают следующие возможности;
граф и чески й и нте рфейс AG Р 4 х;
ш и н а про цессо ра Ре о tium 4, работаю щая н а ч астоте 400 М Гц;
расширенная поддержка технологии I ntel SpeedStep;
шесть портов U S В 1. i;
hub-архитектура;
ICH3-M (концентратор контроллера ввода-вывода 82801САМ);
стандарт управления питанием ACPI 2.0;
интерфейсАТА 100;
контроллер АС'97 (интегрированный звуковой адаптер);
интерфейс локальной сети (интегрированный сетевой адаптер).
Intel 852PM/GM/GME
Для систем на основе процессора Mobile Pentium 4 семейство микросхем 852 стало основным, предоставившим расширенное управление питанием, поддержку DDR SDRAM и содержащим интегрированный видеоадаптер и/или шину AGP 4х.
Самым простым вариантом этого набора микросхем является модель 852G, поддерживающая шину процессора, работающую на частоте 400 МГц, до 1 Гбайта оперативной памяти DDR200/266 (РС1600/РС2100), а также содержащая интегрированный графический процессор Intel Extreme Graphics AGP 2x с поддержкой двух независимых экранов и LVDS с разрешением до SXGA+ (1400x1050).
В микросхеме 82852GM(MCH) реализованы следующие возможности:
шина процессора Mobile Pentium 4-М, работающая на частоте 400 МГц;
■ па мя ть ста н да рта D D R200/266 (Р С1600/Р С2100);
до 1 Гбайт оперативной памяти;
интегрированный графический адаптер Intel Extreme Graphics AGP 2x с поддержкой двух независимых экранов и LVDS в разрешениях до SXGA+ (1400x1050);
высокопроизводительная шина USB 2.0 с предоставлением до шести портов USB 2.0;
расширенная поддержка технологии Intel SpeedStep (с возможностью динамического переключения напряжения питания и частоты центрального процессора);
hub-архитектура;
концентратор контроллера ввода-вывода 82801 DBM (ICH4-M) с поддержкой Ultra АТА/100.
Набор 852GME поддерживает все возможности 852G, а также следующие:
шина процессора Pentium 4, работающая на частоте 533 МГц;
■ память DDR266/333 (РС2100/РС2700);
до 2 Гбайт оперативной памяти;
интегрированный графический процессор Intel Extreme Graphics 2 с шиной AGP 2х и поддержкой двух независимых экранов/LVDS с разрешением до UXGA+ (1600x1200).
Набор микросхем 852GME ничем не отличается от 852G, кроме поддержки более быстрой шины процессора Mobile Pentium 4, работающей на частоте 533 МГц, и до 2 Гбайт оперативной памяти DDR2x66/333 (РС2100/РС2700). Также в набор микросхем 852GME включен обновленный графический адаптер Intel Extreme Graphics 2 AGP 2x с поддержкой двух независимых экранов и LVDS с разрешением до UXGA + (1600x1200).
Интегрированный видеоадаптер, встроенный в наборы микросхем 852G и 852GME, динамически использует область системной оперативной памяти (без отдельной видеопамяти). Применение интегрированного графического ядра с U MS-памятью позволяет значительно удешевить систему по сравнению с ноутбуками, в которых устанавливается графический адаптер, подключаемый через шину AGP 4х и имеющий собственную память. Однако производительность интегрированного видеоадаптера гораздо ниже, чем у выделенного графического адаптера.
При создании высокопроизводительных ноутбуков рекомендуется использовать набор микросхем без интегрированного графического ядра и встраивать в системную плату отдельный видеоадаптер, обладающий собственным видеопроцессором, памятью и BIOS. В большинстве мощных ноутбуков графический адаптер отличается от своих настольных вариантов только размещением непосредственно на системной плате, а не выделенной плате расширения AGP.
Набор микросхем 82852РМ (МСН) поддерживает все возможности набора 852GME, однако первый содержит шину AGP 4х, а встроенное графическое ядро отсутствует.
Набор микросхем 852РМ идентичен набору 852GME (шина процессора, работающая на частоте 533 МГц, до 2 Гбайт оперативной памяти DDR266/333 (PC210D/PC2700)), но встроенное графическое ядро также отсутствует. Для подключения графических адаптеров применяется интерфейс AGP 4х. В результате набор микросхем 852РМ стал одним из лучших вариантов для создания высокопроизводительных систем на основе процессора Pentium 4.
Наборы микросхем для Pentium М
Intel 855PM/GM
Семейство наборов микросхем Intel 855 проектировалось специально для поддержки процессора Pentium М и является элементом платформы Intel Centrino (см. рис. 5.2). Использование процессора Pentium М с набором микросхем 855 позволяет существенно снизить энергопотребление и тепловыделение.
Набор микросхем 855РМ — это стандартный hub-контроллер памяти с поддержкой шины AGP 4х для дискретного видеопроцессора с выделенной видеопамятью, в то время как набор 855GM содержит встроенный видеопроцессор с совместно используемой видеопамятью.
Наборами микросхем intel 855Р М/G М поддерживаются следующие возможности:
шина процессора Pentium М, работающая на частоте 400 МГц;
м акси му м 2 Гбайт о перат и вной памя ти;
память стандарта DDR200/266;
поддержка до шести портов интерфейса USB 2.0;
интерфейс AGP 4х;
динамическое отключение буферов ввода-вывода для системной шины и памяти процессора, позволяющее снизить энергопотребление;
hub-интерфейс;
концентратор контроллера ввода-вывода 82801 DBM (ICH4-M).
Набор микросхем 855GM обладает всеми возможностями набора 855РМ и дополнен встроенным видеоадаптером Intel Extreme Graphics 2 (AGP 2x) с поддержкой двух независимых экранов и LVDS с разрешением до UXGA+ (1600x1200).
In tel 915PM/GM и 910GML
Набор микросхем Intel 915РМ является структурным элементом технологии Intel Centrino. Он обеспечивает поддержку стандарта Intel HD A (High Definition Audio) и высокоскоростного графического интерфейса PCI Express, предназначенного для работы с требовательными к пропускной способности шины графического адаптера приложениями. В наборе микросхем Intel 915РМ реализовано до 2 Гбайт одно- или двухканальной памяти стандарта DDR с рабочей частотой 533/400 МГц, а также архитектура шины PCI Express для периферийных устройств новейшего интерфейса ExpressCard, пришедшего на смену CardBus.
Основные возможности этого набора микросхем:
шина FSB с частотой 533 МГц;
двухканал ьнал память стандарта DD R2 с частотой 533/400 МГц;
графический интерфейс PCI Express;
технология Intel Stable Image, предназначенная для создания унифицированных графических драйверов;
интерфейс Serial АТА со скоростью передачи данных до 150 Мбайт/с;
интерфейс DMI, обеспечивающий пропускную способность шины данных, равную 2 Гбайт/с, что в четыре раза превышает показатели предыдущего hub-интерфейса ввода-вывода от Intel;
поддержка до восьми портов USB 2.0;
технология HDA (High Definition Audio) с поддержкой стандартов Dolby;
архитектура шины PCI Express;
поддержка периферийных устройств стандарта ExpressCard.
Набор микросхем Intel 915GM содержит встроенное графическое ядро Intel GM А 900 (Graphics Media Accelerator), обеспечивающее вдвое большую производительность по сравнению с ядром предыдущего набора микросхем 855GME. Также реализована поддержка стандарта DirectX 9.
Наконец, набор микросхем 910GML предназначен для процессоров Celeron М, поддерживает шину FSB с частотой 400 МГц и двухкапэльную память DDR2 с частотой 400 МГц, а также одноканальную память DDR с частотой 333 МГц. Остальные характеристики совпадают с параметрами набора микросхем 915РМ.
Наборы микросхем для Athlon/Duron
Как и большинство наборов микросхем от компании Intel, наборы микросхем, предназначенные для процессоров AMD, сначала разрабатываются для настольных ПК и лишь затем модифицируются для ноутбуков.
AMD- 760
Набор микросхем AMD-760 обеспечивает повышенное быстродействие процессора AMD Athlon и других процессоров, совместимых с шиной процессора Athlon. Он состоит из системного контроллера AMD-761 в корпусе PBGA с 569 контактными выводами и контроллера периферийной шины AMD-766 в корпусе PBGA с 272 контактными выводами.
Системный контроллер AMD-761 поддерживает шину процессора Athlon, контроллер памяти DDR-SDRAM, контроллер шин AGP 4х и PCI.
Контроллер периферийной шины AMD-766 поддерживает четыре основных блока (мост PCI-to-ISA/LPC, контроллер OHCI USB, контроллер EIDE UDMA 33/66/100 и системная логика), каждый из которых обладает независимым доступом к шине РС1, полным набором сигналов интерфейса PCI и возможностью работы с различными устройствами по выделенным каналам данных.
VIA Apollo KN 133
Набор микросхем VIA KN 133 со встроенным графическим адаптером проектировался для поддержки процессоров AMD Mobile Athlon и AMD Mobile Duron, имеющих шину FSB с частотой 200/266 МГц. Кроме того, набором поддерживается память стандарта PC 100/133 SDRAM и несколько режимов энергосбережения. Далее перечислены основные возможности набора микросхем KN133:
шина процессора Athlon, работающая на частоте 200/266 МГц;
интегрированное графическое ядро S3 Savage4 с шиной AGP 4х;
архитектура UMS, в которой видеоадаптером используется область оперативной памяти;
интегрированная микросхема RAMDAC частотой 250 МГц;
поддержка экранов LVDS, CRT, DVI и TV;
интегрированный звуковой адаптер АС'97 и модем;
память стандарта РС100/133 SDRAM;
максимум 1,5 Гбайт ОЗУ;
интерфейс АТА-100;
четыре порта U S В 1.1;
управление питанием по стандарту ACPl/OnNow;
м и кросхема VT8363A Nort h В ri dge;
м и кросхема VT82C 686В Sou th В ridge.
VIA KN266
Набор микросхем VIA KN266 для мобильных процессоров AMD Athlon и Duron содержит интегрированный графический адаптер S3 ProSavageS 2D/3D и обеспечивает поддержку до 4 Гбайт оперативной памяти стандарта DDR266 (РС2100), Графический адаптер S3 ProSavageS подключен к шине AGP 8х и поддерживает технологию компенсации движения при воспроизведении DVD. Кроме того, адаптер, использующей вместо собственной область системной памяти, оптимизирован для использования с Windows ХР. Наличие встроенного графического адаптера позволяет снизить энергопотребление и уменьшить размеры системной платы, что способствует созданию более тонких и легких ноутбуков.
В наборе микросхем KN266 используется hub-архитектура V-Link, обладающая выделенной шиной данных с пропускной способностью 266 Мбайт/с между микросхемами South Bridge и North Bridge (рис. 5.3). Архитектура V-Link во многом напоминает архитектуру, на которой основаны наборы микросхем 8хх компании Intel. Кроме того, набор микросхем KN266 включает в себя интегрированный звуковой адаптер АС'97 и модем, поддержку интерфейса АТА-100 и до шести портов USB 1.1. В него также может быть добавлен сетевой интерфейс от компании ЗСот.
ПроцессорAMDAthlon 4
200МГцР58
Экран
SOR/DOR 64 битSOR/DOR 64 битСетевой интерфейс PUTСетевой интерфейс PUT10/100 Ethernet10/100 EthernetV-Link ВбитV-Link ВбитVT8233 South BridgeVT8233 South Bridge4XUSB4XUSBUDMA/ATA 33/66/100UDMA/ATA 33/66/100AC-UnkAC-Unkили IRCили IRCПараллельный портПараллельный портПоследовательный/ инфракрасный портПоследовательный/ инфракрасный портVMM I LPC Super I/OVMM I LPC Super I/OДисководДисководKN266NorthBridge
SOR/DOR 64 бит
SOR/DOR 64 бит
Сетевой интерфейс PUT
Сетевой интерфейс PUT
10/100 Ethernet
10/100 Ethernet
V-Link Вбит
V-Link Вбит
VT8233 South Bridge
VT8233 South Bridge
4XUSB
4XUSB
UDMA/ATA 33/66/100
UDMA/ATA 33/66/100
AC-Unk
AC-Unk
или IRC
или IRC
Параллельный порт
Параллельный порт
Последовательный/ инфракрасный порт
Последовательный/ инфракрасный порт
VMM I LPC Super I/O
VMM I LPC Super I/O
Дисковод
Дисковод
Порт клавиатурыПорт клавиатурыПорт мышиПорт мыши
Порт клавиатуры
Порт клавиатуры
Порт мыши
Порт мыши
Декаде p аудиосистемы
VT1816AC97
Декодер модемаMC-97
Рис. 5.3. Диаграмма набора микросхем VIA KN266
Основные возможности KN266:
шина процессора Athlon, работающая на частоте 200 МГц;
интегрированный графический адаптер S3 ProSavageS AGP 8х;
архитектура UMS, в которой видеоадаптером используется область оперативной памяти;
инте гри ро ван ная ми кросхе м a R А М D А С частотой 250 М Гц;
поддержка экранов LVDS, CRT, DVI и TV;
память стандарта DDR200/266;
максимум 1,5 Гбайт ОЗУ;
hub-архитектура V-Link с выделенной шиной с пропускной способностью 266 Мбайт/с;
интегрированный звуковой адаптер АС‘97 и модем;
интегрированный контроллер ЗСот 10/100Mb Ethernet Media Access Controller (VT8233C);
ин тетрированн ы й контролл ер интерфейса клавиатуры, интерфейса мыши Р S/2 и часов реального времени;
интерфейс АТА-100;
четыре порта USB L1;
управление питанием по стандарту ACPI/OnNow;
микросхема North Bridge VT8372;
микросхема South Bridge VT8233.
Системные ресурсы
Системными ресурсами называются коммуникационные каналы, адреса и сигналы, используемые узлами компьютера для обмена данными с помощью шин. Обычно под системными ресурсами подразумевают:
адреса памяти;
канал ы запросо в п рсры ван и й (IRQ);
каналы прямого доступа к памяти (DMA);
адреса портов ввода-вывода.
В приведенном списке системные ресурсы размещены в соответствии со снижением вероятности конфликтов, возникающих в компьютере при использовании каждого из этих ресурсов. Наиболее распространенные проблемы связаны с ресурсами памяти, иногда разобраться в них и устранить причины их возникновения довольно сложно. В данной главе речь идет о других видах перечисленных выше ресурсов. Так, возникает значительно больше конфликтов, связанных с ресурсами IRQ, чем с ресурсами DMA, поскольку прерывания запрашиваются чаще. Практически во всех платах используются каналы IRQ Каналы DMA применяются реже, поэтому обычно их более чем достаточно. Порты ввода-вывода используются во всех подключенных к шине устройствах, но 64 Кбайт памяти, отведенной под порты, обычно хватает, чтобы избежать конфликтных ситуаций. Общим для всех видов ресурсов является то, что любая установленная в компьютере плата (или устройство) должна использовать уникальный системный ресурс, иначе отдельные компоненты компьютера не смогут разделить ресурсы между собой и произойдет конфликт.
Все эти ресурсы необходимы для различных компонентов компьютера. Платы адаптеров используют ресурсы для взаимодействия со всей системой и для выполнения специфических функций. Каждой плате адаптера нужен свой набор ресурсов. Так, последовательным портам
для работы необходимы каналы IRQ и уникальные адреса портов ввода-вывода, для аудиоустройств требуется еще хотя бы один канал DMA. Большинством сетевых плат используется блок памяти емкостью 16 Кбайт, канал IRQ и адрес порта ввода-вывода.
По мере установки дополнительных плат в компьютере растет вероятность конфликтов, связанных с использованием ресурсов. Конфликт возникает при установке двух или более плат, каждой из которых требуется линия IRQ или адрес порта ввода-вывода. Для предотвращения конфликтов на большинстве плат устанавливаются перемычки или переключатели, с помощью которых можно изменить адрес порта ввода-вывода, номер IRQ и т.д. А в современных операционных системах Windows, удовлетворяющих спецификации Plug and Play, установка правильных параметров осуществляется на этапе инсталляции оборудования. К счастью, найти выход из конфликтных ситуаций можно почти всегда, для этого нужно лишь знать правила игры.
Прерывания
Каналы запросов прерывания (.IRQ), или аппаратные прерывания, используются различными устройствами для сообщения системной плате (процессору) о необходимости обработки определенного запроса.
Каналы прерываний представляют собой проводники на системной плате и соответствующие контакты в разъемах. После получения IRQ компьютер приступает к выполнению специальной процедуры его обработки, первым шагом которой является сохранение в стеке содержимого регистров процессора. Затем происходит обращение к таблице векторов прерываний, в которой содержится список адресов памяти, соответствующих определенным номерам (каналам) прерываний. В зависимости от номера полученного прерывания, запускается программа, относящаяся к данному каналу.
Указатели в таблице векторов определяют адреса памяти, по которым записаны программы-драйверы для обслуживания платы, пославшей запрос. Например, для сетевой платы вектор прерывания содержит адрес сетевых драйверов, пред назначенных для работы с ней; для контроллера жесткого диска вектор указывает на программный код BIOS, обслуживающий контроллер.
После выполнения необходимых действий по обслуживанию устройства, пославшего запрос, процедура обработки прерывания восстанавливает содержимое регистров процессора (извлекая его из стека) и возвращает управление компьютером той программе, которая выполнялась до возникновения прерывания.
Благодаря прерываниям компьютер может своевременно реагировать на внешние события. Каждый раз, когда последовательный порт передает байт данных системе, генерируется соответствующее прерывание, благодаря которому система должна обработать байт данных до поступления следующих данных. Учтите, что в некоторых случаях устройство, подключаемое к порту (например, модем с микросхемой UART 16550 или выше), может содержать специальный буфер, позволяющий сохранять несколько символов перед генерированием прерывания.
Аппаратные прерывания имеют иерархию приоритетов: чем меньше номер прерывания, тем выше приоритет. Прерывания с более высоким приоритетом обладают преимуществом и могут “прерывать прерывания". В результате в компьютере может возникнуть несколько “вложенных" прерываний.
При генерации большого количества прерываний стек может переполниться и компьютер зависнет. При этом будет выдано сообщение Internal stack overflow — system halted. Если такая ошибка возникает слишком часто при работе в DOS, попытайтесь исправить ситуацию, увеличив параметр Stacks (размер стека) в файле Conf ig.sys.
По шине ISA запросы на прерывание передаются в виде перепадов логических уровней, причем для каждого из них предназначена отдельная линия, подведенная ко всем разъемам. Каждому номеру аппаратного прерывания соответствует свой проводник. Системная плата не может определить, в каком разъеме находится пославшая прерывание плата, поэтому воз-
можно возникновение неопределенной ситуации в том случае, если несколько плат используют один канал. Чтобы этого не происходило, система настраивается так, что каждое устройство (адаптер) использует свою линию (канал) прерывания. Применение одной линии сразу несколькими разными устройствами в большинстве случаев недопустимо. Совместное использование прерывания допускается только устройствами РС1. Эта возможность поддерживается системной BIOS и операционной системой.
Технология совместного использования прерываний для адаптеров РС1 называется РС1 IRQ Steering и поддерживается операционными системами, начиная с Windows 95 OSR 2.x, а также BIOS системной платы. Эта технология дает возможность Windows с поддержкой устройств Plug and Play динамически распределять стандартные прерывания для плат PC! (обычно использующих прерывание PCI INTA#), а также назначать одно прерывание нескольким платам PCI.
Внешние аппаратные прерывания часто называются маскируемыми прерываниями, т.е. их можно отключить (“замаскировать") на время, пока процессор выполняет другие важные операции.
Поскольку в шине ISA совместное использование прерываний обычно не допускается, при установке новых плат может обнаружиться недостаток линий прерываний. Если две платы используют одну и ту же линию IRQ, то их нормальную работу нарушит возникший конфликт.
Прерывания шины PCI
Шина PCI поддерживает аппаратные прерывания, которые использует установленное устройство, чтобы привлечь внимание шины. Это прерывания INTA#, INTB#, INTC# и INTO#. Прерывания INTx# чувствительны к уровню, что позволяет распределять их среди нескольких устройств PCI. Если одиночное устройство PCI использует только одно прерывание, то им должно быть INTA#, что является одним из основных правил спецификации шины PCI. Остальные дополнительные устройства должны использовать прерывания INTB#, INTC# и INTD#.
Для нормального функционирования шины PCI в персональном компьютере ее прерывания должны быть установлены в соответствии с существующими псрываниям и ISA. Последние не могут использоваться совместно, поэтому в большинстве случаев для каждой платы PCI, использующей прерывание INTA# шины PCI, следует установить прерывания, отличные от неразделяемых прерываний шины ISA. Рассмотрим в качестве примера систему, имеющую четыре разъема PCI и четыре установленные платы PCI, каждая из которых использует прерывание INTA#. В таком случае каждой из плат должен быть назначен отдельный запрос прерывания ISA, например IRQ9, IRQ1.0, IRQ11 или IRQ5.
Установка одинаковых прерываний для шин ISA и РС1 обязательно приведет к кон<[микту. Также будут конфликтовать два устройства ISA с одинаковыми прерываниями. Что же делать, если доступных прерываний недостаточно для всех установленных в системе устройств? В большинстве новых систем допускается использование одного прерывания несколькими устройствами PCI. Все системные BIOS, удовлетворяющие спецификации Plug and Play, а также операционные системы, начиная с Windows 95b (OSR 2), поддерживают функцию управления прерываниями. В таких компьютерах всю заботу о прерываниях берет на себя система. Следует отмеппъ, что оригинальная версия Windows 95, а также Windows 95а эту функцию не поддерживают.
Чаше всего BIOS назначает уникальные прерывания устройствам PCI. А если операционная система поддерживает управление прерываниями, то эту задачу она выполняет самостоятельно. Даже если активизирована системная функция управления прерываниями, их начальное распределение берет на себя BIOS. Когда свободных прерываний недостаточно, операционная система распределяет одно прерывание между несколькими устройствами PCI. Если операционная система не обладает функцией управления прерываниями, то она просто деактивизирует устройство до появления свободного прерывания.
Чтобы определить, поддерживается ли описанная функция в пашем компьютере, выполните ряд действий.
Щелкните па кнопке Пуск (Start) и выберите команду К а стройка ^Панель управления (SettingsoControl Panel).
Дважды щелкните на пиктограмме Система (System).
В появившемся окне активизируйте вкладку Устройства (Device Manager).
Щелкните на знаке “+” возле группы Системные устройства (System Devices).
Дважды щелкните на компоненте Шина PCI (PCI Bus). В появившемся окне активизируйте вкладку Управление IRQ (IRQ Steering). Вы увидите группу флажков.
В Windows 2000/ХР отключить распределение прерываний нельзя, поэтому вкладка Управление IRQ (IRQ Steering) отсутствует в диалоговом окне Диспетчер устройств (Device Manager).
Управление прерываниями осуществляется с помощью нескольких таблиц. Порядок просмотра таблиц изменить нельзя, однако установка или сброс флажка Таблица IRQ (Get IRQ Table Using) позволяет отменить поиск определенных таблиц, тем самым указывая нужную для первоначального обнаружения таблицу. В поисках необходимых параметров Windows * последовательно просматривает такие таблицы IRQ:
ACPI BIOS;
спецификации MS;
PCIBIOS 2.1 в защищенном режиме;
PCIBIOS 2.1 в реальном режиме.
Для устранения проблем с распределением прерываний попробуйте по одному отключать установленные по умолчанию флажки во вкладке Управление IRQ. В первую очередь используйте таблицу IRQ из ACPI BIOS, а если проблема не будет устранена — таблицу IRQ из PCI BIOS 2.1 в защищенном режиме. Обратите внимание, что описанные действия подходят только для Windows 98; в Windows 95 эти параметры несколько отличаются.
Еще одна проблема состоит в том, что в списке прерываний, представленном в программе Device Manager (Диспетчер устройств) в Windows 9л, назначения PCI-1SA могут быть показаны в виде многочисленных записей для выбранного прерывания ISA. Только одна запись будет указывать на устройство, в действительности получившее го или иное прерывание (например, встроенный контроллер USB), в то время как другая запись для того же прерывания IRQ будет выглядеть, как надпись IRQ Holder for PCI Steering. Последняя запись, несмотря на декларируемое применение аналогичного прерывания, на самом деле не указывает на конфликт ресурсов; запись определяет резервное прерывание, выделенное набором микросхем системной логики для возможного назначения какому-либо устройству. Это характерно для шины PCI с поддержкой технологии Plug and Play и для современных наборов микросхем системных плат. В Windows 2000/ХР нескольким устройствам также может быть назначено одно прерывание, однако во избежание путаницы термин IRQ Holder не используется.
К шине PCI могут быть подключены внешние устройства, даже несмотря на свободные разъемы РС1. Например, в большинстве систем есть два контроллера IDE и контроллер USB, по сути представляющие собой устройства, подключенные к шине PCI. Обычно контрол леры PCI IDE получают прерывание ISA 14 (основной IDE) и 15 (вторичный IDE). Контроллеру USB присваиваются прерывания 9.10,11 или 5.
Типы устройств, подключаемых к шине PCI
Шина PCI позволяет использовать два типа устройств — bus master (инициатор) и slave (назначение). Устройство bus master берет на себя управление шиной и инициирует передачу данных на устройство slave. Согласно спецификации PC 97, все устройства PCI могут выступать как в роли инициирующего, так и в роли получателя. В настоящее время практически все разъемы РС1 поддерживают “универсальные” устройства.
Шиной PCI управляет арбитр, который является частью контроллера шины PCI в наборе микросхем системной логики. Именно этот арбитр управляет доступом всех устройств к шине. Перед "захватом" управления шиной устройство Bus Master получает на это разрешение у арбитра. Примерно аналогичные действия происходят в локальной сети: сначала отправляется запрос на выполнение определенных действий, а при получении положительного ответа на него выполняются сами действия.
Каналы прямого доступа к памяти
Такие каналы используются устройствами, осуществляющими в fat сокоскоростной обмен данными. Последовательный и параллельный порты, например, не используют каналов прямого доступа к памяти (DMA), в отличие от звуковой платы или адаптера SCSI. Один канал DMA может быть задействован разными устройствами, но неодновременно. Например, канал DMA 1 может использоваться как сетевым адаптером, так и накопителем на магнитной ленте, но вы не сможете записывать информацию на ленту при работе в сети. Для этого каждому адаптеру необходимо выделить свой канал DMA,
Адреса портов ввода-вывода
Порты в вода-вывода позволяют установить связь между устройствами и программным обеспечением в компьютере. Они подобны двусторонним радиоканалам, так как обмен информацией в ту и другую сторону происходит по одному и тому же каналу.
В отличие от прерываний IRQ и каналов прямого доступа к памяти, в персональных компьютерах множество портов ввода-вывода. Существует 65 535 портов, пронумерованных от ООООй до FFFFh, и это, пожалуй, самый удивительный артефакт в процессоре Intel. Хотя многие устройства используют до восьми портов, все равно их более чем достаточно. Самое главное — случайно не назначить двум устройствам один и тот же порт.
Современные системы, поддерживающие спецификацию Plug and Play, автоматически разрешают любые конфликты из-за портов, выбирая альтернативные порты для одного из конфликтующих устройств.
Хотя порты ввода-вывода обозначаются шестнадцатеричными адресами, подобными адресам памяти, они не являются памятью, они — порты. Различие состоит в том, что данные, отправленные по адресу памяти lOOOh, будут сохранены в модуле памяти SIMM или DIMM. Если вы посылаете данные по адресу lOOOh порта ввода-вывода, то они попадают на этот “капал" шины и любое устройство, прослушивающее канал, может принять их. Если никакое устройство не прослушивает этот адрес порта, то данные достигнут конца шины и будут поглощены ее нагрузочными резисторами.
Специальные программы — драйверы — взаимодействуют прежде всего с устройствами, используя различные адреса портов. Драйвер должен "знать", какие порты использует устройство, чтобы работать с ним. Обычно это не составляет проблемы, поскольку и драйвер и устройство, как правило, поставляются одним и тем же производителем.
Системная плата и набор микросхем системной логики обычно используют адреса портов ввода-вывода от 011 до FFh, а все другие устройства — от 100h до FFFFh. В табл. 5.5 приведены адреса портов в вода-вы вода, обычно используемые системной платой и набором микросхем системной логики.
Таблица 5.5. Адреса портов, используемые устройствами системной пласты и набором микросхем системной логики
Адрес (шестнадцатеричный)
Размер
Описание
OOC-OO0F
16 байт
Набор микросхем системной логики — 8237 DMA 1
0020-0021
2 байт
Набор микросхем системной логики — контроллер прерываний 8259 (1)
002E-002F
2 байт
Регистры контроллера конфигурации Super I/O
0040-0043
4 байт
Набор микросхем системной логики — счетчик/таймер 1
0О48-004В
4 байт
Набор микросхем системной логики — счетчик/таймер 2
0060
1 байт
Байт контроллера клавиатуры и мыши — Reset IRQ
0061
1 байт
Набор микросхем системной логики — NM1, динамик
0064
1 байт
Байт CMD/STAT контроллера клавиатуры и мыши
0070,бит 7
1 бит
Набор микросхем системной логики — Enable NMI
0070. биты 6:0
7 бит
МС146818 —часы реального времени, адрес
0071
1 байт
МС146818 — часы реального времени, данные
0078
1 байт
Зарезервирован — конфигурирование платы
0079
1 байт
Зарезервирован — конфигурирование платы
O08O-OO8F
16 байт
Набор микросхем системной логики — регистры страниц
0QA0-00A1
2 байт
Набор микросхем системной логики — контроллер прерываний 8259 (2)
00В2
1 байт
Порт управления АРМ
0083
1 байт
Порт СОСТОЯНИЙ АРМ .
00C0-00DE
31 байт
Набор микросхем системной логики — 8237 DMA 2
00F0
1 байт
Восстановление при ошибках сопроцессора
Чтобы выяснить, какие
адреса порта используются в вашей системной плате, загляните
в прилагаемую к ней документацию или же воспользуйтесь диспетчером устройств Windows.
Устройства на шине, как правило
, используют адреса, начиная с lOOh. В табл. 5.6 приведе-
ны адреса, обычно используемые устройствами на шине и адаптерами.
Таблица 5.6. Адреса портов устройств на шине
Адрес (шестнадцатеричный)
Размер
Описание
0130-0133
4 байт
Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)
0134-0137
4 байт
Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)
016S-O16F
8 байт
Четвертый разъем IDE
0170-0177
8 байт
Вспомогательный разъем IDE
01E8-01EF
8 байт
Третий разъем IDE,
01F0-01F7
8 байт
Первичный контроллер жестких дисков IDE/AT (16 бит)
0200-0207
8 байт
Адаптер игрового порта или джойстика
0210-0217
8 байт
IBM ЮГ Expansion Chassis
0220-0233
20 байт
Creative Labs Sound Blaster 16 Audio (no умолчанию)
0230-0233
4 байт
Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)
0234-0237
4 байт
Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)
0238-0230
4 байт
Мышь MS (альтернативный)
023C-023F
4 байт
Мышь MS (по умолчанию)
0240-024F
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (по умолчанию)
0240-0253
20 байт
Звуковая плата Creative Labs Sound Blaster 16 (альтернативный)
0256-025F
8 байт
Intel Above Board
026O-026F
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
0260-0273
20 байт
Звуковая плата Creative Labs Sound Blaster 16 (альтернативный)
0270-0273
4 байт
Порты ввода-вывода (для чтения) Plug and Play
O278-027F
8 байт
Параллельный порт 2 (LPT2)
028O-028F
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
0280-0293
19 байт
Звуковая плата Creative Labs Sound Blaster 16 (альтернативный)
O2A0-02AF
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
02CO-02CF
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
02E0-02EF
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
02E8-02EF
Збайт
Последовательный порт 4 (COM4)
Адрес (шестнадцатеричный)
Размер
Описание
02EC-02EF
4 байт
Стандартные порты видеоадаптера. 6514 или ATI
02F8-02FF
8 байт
Последовательный порт 2 (COM2)
0300-0301
2 байт
Порт MPU-401 MID! (вторичный)
0300-030F
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
0320-0323
4 байт
Контроллер жесткого диска XT (В бит)
0320-032F
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
0330-0331
2 байт
Порт MPU-401 MIDI (по умолчанию)
0330-0333
4 байт
Адаптер Adaptec SCSI (по умолчанию)
0334-0337
4 байт
Адаптер Adaptec SCSI (альтернативный)
0340-034F
1В байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
0360-036F
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
0366
1 байт
Четвертый порт IDE (управление)
0367. биты 6:0
7 бит
Четвертый порт IDE (статус)
0370-0375
6 байт
Вторичный контроллер гибких дисков
0376
1 байт
Вторичный порт IDE (управление)
0377,бит 7
1 бит
Вторичный контроллер гибких дисков (изменение)
0377, биты 6:0
7 бит
Вторичный порт IDE (состояние)
0378-037F
8 байт
Параллельный порт 1 (LPT1)
0380-03BF
16 байт
Адаптер SMC Ethernet (альтернативный)
0388-038В
4 байт
FM -синтезатор
03 ВО-ОЗ В В
12 байт
Стандартные порты видеоадаптера, Mono/EGA/VGA
03BC-03BF
4 байт
Параллельный порт 1 (LPT1) в некоторых системах
03BC-03BF
4 байт
Параллельный порт 3 (LPT2)
03C0-03CF
16 байт
Стандартные порты видеоадаптера, EGA/VGA
03D0-03DF
16 байт
Стандартные порты видеоадаптера, CGA/EGA/VGA
03Е6
1 байт
Третий порт IDE (команды)
03Е7, биты 6:0
7 бит
Третий порт IDE (статус)
03E8-03EF
8 байт
Последовательный порт 3 (COM3)
03F0-03F5
6 байт
Первичный контроллер гибких дисков
03F6
1 байт
Первичный порт IDE (команды)
03F7. бит?
1 бит
Первичный контроллер гибких дисков (изменение)
03F7, биты 6:0
7 бит
Состояние первичного порта IDE
O3F8-03FF
В байт
Последовательный порт 1 (СОМ1)
04D0-04D1
2 байт
Контроллер уровня прерываний PCI
0530-0537
8 байт
Звуковая система Windows (по умолчанию)
0604-060В
8 байт
Звуковая система Windows (альтернативный)
0678-067F
8 байт
LPT2 в режиме ЕСР
0778-077F
8 байт
LPT1 в режиме ЕСР
0А20-0А23
4 байт
Адаптер IBM Token Ring (по умолчанию)
0А24-0А27
4 байт
Адаптер IBM Token Ring (альтернативный)
0CF8-0CFB
4 байт
Регистры конфигурации адресов PCI
0CF9
1 байт
Turbo и регистр сброса управления (Reset Control Register)
0CFC-0CFF
4 байт
Регистры данных конфигурации PCI
FF00-FF07
8 байт
Регистры Bus Master IDE
FF80-FF9F
32 байт
Universal Serial Bus (USB)
FFAO-FFA7
8 байт
Регистры первичного Bus Master IDE
FFA8-FFAF
8 байт
Регистры вторичного Bus Master IDE
Чтобы точно выяснить, какие адреса используют ваши устройства, настоятельно рекомендую обратиться к документации или просмотреть информацию об устройстве в диспетчере устройств Windows. .
В действительности все устройства на системных шинах используют адреса портов ввода- вывода. Большинство из них стандартизировано, поэтому, как правило, не возникает каких- либо конфликтов или проблем с адресами портов для этих устройств. ■ .
Технология Plug and Play
Технология PnP (Plugand Play — включи и работай) стала настоящей революцией в мире компьютерных интерфейсов. Впервые эта технология появилась на рынке в 1995 году и получила поддержку в большинстве компьютеров уже к 1996 году. До РпР при добавлении в систему нового устройства от пользователя требовалась настройка переключателей DIP и перемычек непосредственно на плате устройства или работа с конфигурационными программами. Зачастую это приводило к возникновению конфликта системных ресурсов, и устройство отказывалось функционировать.
Технология РпР не была абсолютно новой — она использовалась в виде одного из ключевых компонентов шин MCA и EISA еше в 1985 году, однако шины EISA и MCA так и не стали промышленными стандартами. Большинству пользователей ПК приходилось интересоваться адресами портов ввода-вывода, каналами DMA и параметрами IRQ. В ранних системах, основанных на шине PCI, использовалась определенная разновидность РпР, однако отсутствие механизмов устранения конфликтов между шинами PCI и ISA приводило к возникновению множества проблем. В настоящее время, с повсеместным распространением РпР, настройка установленного аппаратного обеспечения проводится автоматически. Технология РпР имеет особое значение для интерфейсов с поддержкой “горячей" замены устройств, которые часто применяются в ноутбуках. В частности, речь идет об интерфейсах PC Card/CardBus, USB и FireWire.
Для полноценного функционирования РпР требуется, чтобы поддержка этой технологии была реализована в аппаратном обеспечении, BIOS и операционной системе.
Каждый из этих компонентов должен соответствовать спецификации РпР.
Аппаратное обеспечение
Под аппаратным обеспечением подразумевается компьютер и платы адаптеров. Это не значит, что в системе, поддерживающей РпР, нельзя использовать адаптеры для шины ISA. Система BIOS автоматически назначит адаптерам, поддерживающим РпР, ресурсы, не занятые адаптерами ISA. Кроме того, некоторые последние модели адаптеров для шины ISA могут быть переключены в режим совместимости РпР.
Платы адаптеров РпР взаимодействуют с BIOS и операционной системой для предоставления информации о необходимых ресурсах. В свою очередь, BIOS и операционная система обеспечивают решение программных конфликтов (если это возможно) и передают платам адаптеров сведения о ресурсах, которые можно использовать. Затем адаптер может изменить внутренние параметры для применения выделенных ресурсов.
Система BIOS
Пользователям компьютеров, произведенных до 1996 года, следует обновить BIOS или приобрести новые компьютеры, оснащенные PnP BIOS. Спецификация PnP BIOS была совместно разработана компаниями Compaq, Intel и Phoenix Technologies.
Возможности РпР реализуются в BIOS через расширения процедуры POST. Система BIOS отвечает за идентификацию, локализацию и возможное конфигурирование адаптеров, поддерживающих РпР. Последовательность операций BIOS представлена ниже.
Отключение всех настраиваемых устройств системной платы или внешних адаптеров.
Идентификация устройства РпР, подключенных к шинам PCI или ISA.
Создание начальной карты распределения ресурсов для портов, линий запроса прерываний (IRQ), каналов прямого доступа к памяти (DMA) и оперативной памяти.
Включение устройства ввода-вывода.
Сканирование ROM устройств, подключенных к шине ISA.
Настройка устройств начальной программной загрузки (initial program-load — IPL), используемых для загрузки системы.
Включение настраиваемых устройств с предоставлением им информации о назначе!!- ных ресурсах.
Запуск загрузчика операционной системы.
Передача управления загрузкой операционной системы.
Операционная система
Большинством современных операционных систем, например Windows 9х/Ме/2000/ХР, поддерживается РпР. В некоторых случаях производители компьютера предоставляют расширения для операционной системы, предназначенные для применения вместе с конщгетным аппаратным обеспечением, что характерно для производителей ноутбуков. Удостоверьтесь, что такие расширения загружены, если они необходимы для работы компьютера.
Па операционную систему возлагается ответственность за информирование пользователя о конфликтах, которые не были разрешены BIOS. В зависимости от сложности параметров операционной системы пользователь может настроить конфликтующий адаптер вручную или выключить компьютер и установить нужные переключатели на плате адаптера. После перезагрузки компьютера система проверяется на наличие оставшихся (или новых) конфликтов. Пользователю предоставляется информация о каждом конфликте. Подобный циклический процесс позволяет решить все возникающие конфликты.
Замечание
Поскольку а спецификацию Plug and Play, а особенно в спецификацию ACPI, вносились изменения, стоит удостовериться в использовании последней версии BIOS и драйверов операционной системы. Три использовании микросхемы flash ROM в большинстве систем, поддерживающих РпР, новую прошивку BIOS можно установить, загрузив с Web-узла производителя или поставщика ноутбука.
Глава 6
Оперативная память
В портативных компьютерах используются микросхемы памяти, созданные по той же технологии, что и микросхемы для настольных ПК, однако их форма отличается. Вместо стандартных модулей SIMM (single inline memory modules) или DIMM (dual inline memory modules), которые предназначены для настольных ПК, в ноутбуках используются модули меньшего размера. Ватой главе рассматриваются различные типы микросхем памяти и модулей для современных ноутбуков, а также возможности их замены и модернизации.
Стандарты памяти
В старых моделях ноутбуков часто использовались модули памяти, созданные на основе закрытых стандартов, т.е, модули специально проектировались для конкретной системы и продавались только производителем. Это означало не только высокую стоимость замены или модернизации памяти, но и сложности в поиске подходящих модулей, так как в большинстве случаев модули памяти были в наличии только у одного производителя. В первых портативных компьютерах в конце 80-х и начале 90-х годов прошлого века использовались модули памяти закрытых стандартов, выглядевшие как современные адаптеры PC Card, подключаемые к специальному разъему памяти PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association), расположенному внутри корпуса системы. Со временем многие производители перешли к стандартным, взаимозаменяемым модулям памяти, с одинаковым формфактором. Большинство таких стандартных модулей и микросхем созданы технологическим комитетом JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council).
Комитет JEDEC
Комитет JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) является органом стандартизации полупроводниковой индустрии а составе EtA (Electronic industries Alliance) — торговой ассоциации, представляющей все отрасли электронной индустрии. Комитет JEDEC создан в 1960 году и управляет стандартизацией всех типов полупроводниковых устройств, интегрированных схем и модулей. Комитет объединяет более 300 компаний, в том числе производителей памяти, наборов микросхем и процессоров, а также практически всех производителей компьютеров на основе стандартных компонентов.
Если какая-либо компания создаст закрытую технологию памяти, то всем желающим выпускать совместимые с этой технологией устройства, придется сделать лицензионные отчисления, если производитель вообще заинтересован в лицензировании' При этом доступ к производимым компонентам будет ограничен и компании, лицензирующие технологию, не получат никакого влияния на изменения, вносимые производителем в будущем.
Комитет JEDEC занимается предельно конкретной задачей — предотвращает подобные инициативы в индустрии производства памяти и объединяет всех производителей для создания общих промыт пенных стандартов. Стандарты памяти, одобренные JEDEC, могут бесплатно использоваться остальными ч ленами комитета, и ни одна из компаний не получит полного контроля над развитием стандарта. Технологии FPM, SDRAM, DDR SDRAM и DDR2 SDRAM являются примерами стандартов памяти, одобренных комитетом JEDEC, В свою очередь, EDO и RDRAM представляют собой закрытые стандарты. Дополнительная информация о стандартах памяти и других продуктах полупроводниковой промышленности, одобренных комитетом JEDEC, доступна по адресу: www. j edec. org.
Хотя существует несколько стандартных типов памяти и модулей, в большинстве ноутбуков используется один из вариантов модулей DIMM, который называется SO-DIMM (small outline DIMM). Этот модуль физически меньше модуля DIMM, применяемого в настольных компьютерах, однако электрически с ним совместим. Модули SO-DIMM обычно поставляются в корпусе SDRAM (synchronous DRAM) с различными параметрами напряжения и скорости. В субноутбуках используются модули еще меньшего размера, размещенные в корпусе micro-DIMM. Такие модули также доступны в нескольких вариантах, одобренных комитетом JEDEC.
В любом случае стоит удостовериться, что приобретаемая память совместима с ноутбуком и что в обратном случае продавец заменит модуль или вернет деньги. Имеет смысл использовать только модули и их конфигурации, рекомендованные производителем. Как правило, список совместимых модулей и их поставщиков доступен в документации компьютера или на Web-узле производителя.
Сколько требуется памяти
Перефразируя известную пословицу, можно сказать, что компьютер памятью не испортишь. Добавление оперативной памяти значительно повышает быстродействие компьютера него время работы от батареи, поскольку при увеличении ОЗУ сокращается использование жесткого диска, на котором расположен файл подкачки. Минимум — это 128 Мбайт ОЗУ, а рекомендуемый объем составляет 512 Мбайт или больше, в зависимости от процессора и набора микросхем. Пользователям, работающим с приложениями для обработки изображений и видео, следует рассмотреть вариант использования 1 Гбайт ОЗУ. Большинством старых ноутбуков такой объем памяти не поддерживается, поэтому при их модернизации нужно устанавливать память максимально возможного объема. Однако не стоит устанавливать более 64 Мбайт ОЗУ в старые компьютеры на основе процессоров Pentium или AMD 6x86. Наборы микросхем в системных платах таких компьютеров не поддерживают кэширование памяти, превышающей 64 Мбайт, поэтому установка большего объема памяти может привести к снижению производительности. Ноутбуки на базе процессоров Celeron, Pentium II, Pentium Ill, Pentium 4, Athlon, Duron и Centrino поддерживают кэширование памяти объемом 512 Мбайт-4 Гбайт.
внимание!
Если ноутбук работает под управлением Windows 9х или Windows Me, не устанавливайте объем памяти, превышающий 512 Мбайт, так как дисковый кэш VCACHE, встроенный в эти операционные системы, не поддерживает адресацию такого объема памяти наравне с адресами, используемыми видеоадаптером AGP. Для использования более 512 Мбайт ОЗУ следует установить Windows 2000 или Windows ХР.
Объем используемой памяти влияет на время работы от батареи. Слишком маленький объем памяти становится причиной частого использования файла подкачки на жестком диске, в результате повышается дисковая активность и снижается быстродействие жесткого диска наравне с возросшим энергопотреблением. Добавление оперативной памяти, которая позволит приложениям работать без обращения к файлу подкачки (обычно 256 или 512 Мбайт), позволяет добиться увеличения производительности и срока работы от батареи. К сожалению, если удариться в крайности и установить 1 Гбайт оперативной памяти, время работы от батареи может сократиться в том случае, когда приложениям в действительности не нужен такой объем памяти. Больший объем памяти означает большее количество микросхем, для работы которых требуется энергия. Таким образом, если время работы от батареи является критически важным параметром, следует изучить требования программных приложений к наличию доступной памяти. Конечно, если время работы от батарей не имеет большого значения (например, при частом питании от электросети), смело устанавливайте память максимально возможного объема.
Если позволяют средства, приобретайте ноутбук с максимальным объемом памяти. Многие ноутбуки оснащены только одним или двумя гнездами для модулей памяти, и. скорее всего, в новом ноутбуке все гнезда будут уже заполнены. При модернизации придется удалить установленный модуль и установить модуль большего объема, поэтому модернизация обойдется недешево.
Быстродействие ОЗУ
Быстродействие процессора выражается в мегагерцах (МГц), а быстродействие запоминающего устройства и его эффективность — в наносекундах (нс).
Наносекунда — это одна миллиардная доля секунды, т.е. очень короткий промежуток времени. Заметьте, что скорость света в вакууме равна 299 792 км/с. За одну миллиардную долю секунды световой луч проходит расстояние, равное всего лишь 29,98 см, т.е. меньше длины обычной линейки!
Мегагерц соответствует миллиону циклов, выполняемых в течение одной секунды. Рабочая частота современных процессоров достигает 3000 МГц и более (3 ГГц, или 3 млрд, циклов в секунду).
Очень легко запутаться, сравнивая, например, процессор и модули памяти, быстродействие которых выражено в разных единицах. В табл. 6.1 показана зависимость между быстродействием, выраженным в наносекундах (нс) и в мегагерцах (МГц).
Таблица 5.1, Зависимость между тактовой частотой в мегагерцах и продолжительностью цикла в наносекундах
Тактовая частота, МГц
Продолжительность цикла, нс
60
16,67
15
66,67
10
100
7.5
133.33
6
166.67
5
200
3,8
266,67
3
333.33
2,5
400
1.9
533.33
Как видите, при увеличении тактовой частоты продолжительность цикла уменьшается, а быстродействие, соответствующее 60 нс памяти DRAM, используемой в обычном компьютере, мизерно по сравнению с процессором, работающим на частоте 400 МГц и выше. Заметьте, что до недавнего времени большинство микросхем DRAM, используемых в персональных компьютерах, имели время доступа 60 нс, коти]ие равнозначно тактовой частоте 16,7 МГц1 Поскольку эта “медленная" память устанавливается в системы, в которых процессор работает на частоте 300 МГц и выше, возникает несоответствие между эффективностью оперативной памяти и процессора. В 2000 году чаше всего применялась память PC 100 или РС133, которая работает на частоте 100 или 133 МГц соответственно. Начиная с 2001 года память стандартов DDR (200 и 266 МГц) стала завоевывать все большую популярность. В 2002 году появилась память DDR с частотой 333 МГц, которая была увеличена в 2003 году до 400 МГц. В течение 2004 года была представлена память DDR2 с рабочей частотой 400 и 533 МГц. Обратите внимание: приведенные цифры имеют отношение к настольным ПК. В ноутбуках, как правило, используется менее быстродействующая память. Например, в 2004 году в большинстве ноутбуков была установлена память стандарта DDR с частотой 266 МГц, в то время как в настольных ПК использовалась память DDR с частотой 400 МГц.
Поскольку транзисторы для каждого бита в микросхеме памяти размешены в узлах решетки, наиболее рационально ад]>есовать каждый транзистор, используя номер столбца и строки. Сначала выбирается строка, затем столбец адреса и, наконец, пересылаются данные. 11ачальная установка строки и столбца адреса занимает определенное время, обычно называемое временем задержки или ожиданием. Время доступа для памяти равно времени задержки для выборки столбца и строки адреса плюс продолжительность цикла. Если длительность цикла памяти равна 7,5 нс (133 МГц), а длительность цикла процессора — 1 нс (1 ГГц), то процессор должен находиться в состоянии ожидания приблизительно 6 циклов —до 17-го цикла, т.е. до поступления данных. Таким образом, состояния ожидания замедляют работу процессора настолько, что он вполне может функционировать на частоте 133 МГц.
Эта проблема существовала на протяжении всей компьютерной эпохи. Для успешного взаимодействия процессора с более медленной основной памятью обычно требовалось несколько уровней высокоскоростной кэш-памяти. В табл. 6.2 показана зависимость между частотами системных плат и быстродействием различных типов основной памяти или используемых модулей оперативной памяти, а также их влияние на общую пропускную способность памяти.
Таблица 6.2. Модули памяти DRAM и стандарты/пропускная способность шин (прошлое, настоящее и будущее)
Стандарты памяти
Формат модуля памяти
Тип микросхемы
Тактовая частота, МГц
Количество циклов данных за такт
Скорость шины памяти, миллионов циклов в секунду
Ширина шины памяти, байт
Пропускная способность, Мбайт/с
FPM
SIMM
60ns
22
1
22
8
177
EDO
SIMM
60ns
33
1
33
8
266
РС66
SDR DIMM
tons
67
1
66
8
533
РС10О
SDR DIMM
8ns
100
1
100
8
800
РС133
SDR DIMM
7,5ns
133
1
133
8
1 066
РС1600
DDR DIMM
DDR200
100
2
200
8
1 600
РС2100
DDR DIMM
DDR266
133
2
266
8
2 133
РС240О
DDR DIMM
DDR30O
150
2
300
8
2400
РС2700
DDR DIMM
DDR333
167
2
333
8
2666
РС3000
DDR DIMM
DDR366
183
2
366
8
2933
РС32ОО
DDR DIMM
DDR400
200
2
400
а
3200
РС35О0
DDR DIMM
DDR433
216
2
433
а
3466
РС37О0
DDR DIMM
DDR466
233
2
466
а
3733
РС4000
DDR DIMM
DDR500
250
2
500
8
4000
РС4300
DDR DIMM
DDR533
267
2
533
8
4 266
РС2-3200
DDR2 DIMM
DDR2-400
200
2
400
8
3 200
РС2-4300
DDRS DIMM
DDR2-533
266
2
533
8
4 266
РС2-5400
DDR2 DIMM
DDR2-667
333
2
667
8
5 333
РС2-6400
DDR2 DIMM
DDR2-800
400
2
800
8
6 400
ns (11с) — наносекунды.
EDO — Extended Data Out (расширенные возможности вывода данных).
DIMM — Dual Inline Memory Module (модуль памяти с двухрядным расположением выводов).
DDR — Double Data Rate (удвоенная скорость передачи данных).
FPM — Fast Page Mode (быстрый постраничный режим).
SIMM — Single Inline Memory Module (модуль памяти с однорядным расположением выводов).
Как правило, компьютер работает гораздо быстрее, если пропускная способность шипы памяти соответствует пропускной способности шины процессора. Сравнивая скорость шины памяти с быстродействием шины процессора (табл. 6.3), можно заметить, что между этими параметрами существует определенное соответствие. Тип памяти, пропускная способность которой соответствует скорости передачи данных процессора, является наиболее приемлемым вариантом для систем, использующих соответствующий процессор.
Таблица 6.3. Пропускная способность шины процессора
Тип шины процессора
Частота шины процессора, МГц
Количество
ЦИКЛОВ данных
Скорость шины процессора, миллионов циклов в секунду
Ширина шины памяти,
Пропускная способность, Мбайт/с
Шина FSB* процессора 468,33 МГц
33
1
33
4
133
Шина FSB процессора Pentium I/II/III, 66 МГц
66
1
66
8
533
Шина FSB процессора Pentium 1/11/1II. 100 МГц
100
1
100
8
800
Шина FSB процессора Pentium I/II/III, 133 МГц
133
1
133
8
1066
Шина FSB процессора Athlon, 200 МГц
100
2
200
8
1 600
Шина FSB процессора Athlon, 266 МГц
133
2
266
8
2 133
Шина FSB процессора Athlon, 333 МГц
167
2
333
8
2 666
Шина FSB процессора Athlon, 400 МГц
200
2
400
8
3 200
Шина FSS процессора Pentium 4/М, 400 МГц
100
4
400
8
3 200
Шина FSB процессора Pentium 4/М, 533 МГц
133
4
533
8
4 266
Шина FSB процессора Pentium 4/М, 800 МГц
200
4
800
8
6400
WFSB — Front Side Bus.
Процессор и основная оперативная память разделены кэш-памятью первого и второго уровней, поэтому эффективность основной памяти зачастую ниже рабочей частоты процессора. Следует заметить, что в последнее время в системах, в которых используются модули памяти SDRAM, DDR SDRAM и RDRAM, тактовая частота шины памяти достигает рабочей частоты шины процессора. Если скорость шины памяти равняется частоте шины процессора, быстродействие памяти в такой системе будет оптимальным.
Типы памяти
SDRAM
Это тип динамической оперативной памяти (DRAM), работа которой синхронизируется с шиной памяти. SDRAM передает информацию в высокоскоростных пакетах, использующих высокоскоростной синхронизированный интерфейс. SDRAM позволяет избежать использования большинства циклов ожидания, необходимых при работе асинхронной DRAM, поскольку сигналы, по которым работает память такого типа, синхронизированы с тактовым генератором системной платы.
Как и для оперативной памяти EDO, для памяти этого типа требуется поддержка набором микросхем системной логики. Начиная с наборов 430VX и 430ТХ, выпущенных в 1997 году, все наборы микросхем системной логики компании Intel полностью поддерживают SDRAM. Этот тип памяти стал самым популярным в новых системах, выпущенных в 2000 и 2001 годах.
Эффективность SDRAM значительно выше по сравнению с оперативной памятью FPM или EDO. Поскольку SDRAM — это тип динамической оперативной памяти, ее начальное время ожидания такое же, как у памяти FPM или EDO, но общее время цикла намного короче. Схема синхронизации пакетного доступа SDRAM выглядит так; 5-1-1-1, т.е. четыре операции чтения завершаются всего лишь за восемь циклов системной шины (сравните с И циклами для EDO и 14 для FPM).
Кроме этого, SDRAM может работать на частоте 133 МГц (7,5 нс) и выше, что стало новым стандартом для системного быстродействия начиная с 1998 года. Фактически все персональные компьютеры, проданные с 1998 по 2000 год, имеют память типа SDRAM.
Память SDRAM для ноутбуков продается в виде 144-контактных модулей SO-DIMM или micro-DIMM. Часто в наборе характеристик указывается частота и время цикла в наносекундах. Как и полноразмерные модули DIMM для настольных компьютеров, модули SO- DIMM работают при напряжении 3,3 В.
В мае 1999 года организация JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council — Объединенный совет по электронным устройствам) создала спецификацию РС133. Частота 133 МГц была достигнута путем улучшения характеристик синхронизации и емкости памяти стандарта PC 100, Модули памяти PC 133 быстро приобрели популярность в качестве идеального выбора для системных плат с частотой шины процессора 133 МГц. Базовые модули памяти РС133 обладали быстродействием 7,5 нс и тактовой частотой 133 МГн, в то время как более новые отличались быстродействием 7 нс и частотой 143 МГн. Новые микросхемы памяти РС133 также характеризовались уменьшенным временем ожидания при выборке CAS (column address strob — строб адреса столбца), благодаря чему оптимизировалось время цикла памяти.
Память SDRAM поставляется в виде модулей DIMM и, как правило, ее быстродействие оценивается в мегагерцах, а не в наносекундах (табл. 6.4).
Таблица 6.4. Быстродействие памяти SDRAM
Длительность цикла, нс
Частота, МГц
Спецификация
15
66
РС66
10
100
РС66
8
125
PC 100
7.5
133
PC 133
7.0
143
РС133
DDR SDRAM
Память DDR (Double Data Rate — двойная скорость передачи данных) — это еще более усовершенствованный стандарт SDRAM, при использовании которого скорость передачи данных удваивается. Это достигается не за счет удвоения тактовой частоты, а за счет передачи данных дважды за один цикл: первый раз в начале цикла, а второй — в конце. Именно благодаря этому и удваивается скорость передачи (причем используются те же самые частоты и синхронизирующие сигналы).
Память стандарта DDR получила поддержку на рынке :-рафических плат и затем стала основным стандартом для современных ПК. К настоящему времени DDR SDRAM поддерживается основными производителями процессоров, наборов микросхем системной логики и модулей оперативной памяти.
Модули памяти DDR SDRAM появились на рынке в 2000 году и стали стремительно проникать на рынок только после появления набора микросхем 845МР в марте 2002 года.
В ноутбуках применяются 200-контактные модули SO-DIMM или 172-контактные модули micro-DIMM стандарта DDR SDRAM.
Поставляемые модули SO-DIMM памяти DDR SDRAM отличаются быстродействием, пропускной способностью и обычно работают при напряжении 2,5 В. Они представляют собой, в сущности, расширение стандарта SDRAM DIMM, предназначенное для поддержки удвоенной синхронизации, при которой передача данных, в отличие от стандарта SDRAM, происходит при каждом тактовом переходе, т.е. дважды за каждый цикл. Для того чтобы избежать путаницы, обычную память SDRAM часто называют памятью с одинарной скоростью передачи данных (Single Data Rate— SDR). Характеристики различных модулей памяти стандартов SDRAM и DDR SDRAM приведены в табл. 6.5.
Таблица 6.5. Типы и пропускная способность модулей памяти DOR SDRAM
Стандарт модуля
Формат модуля
Тип микросхемы
Частота шины, МГц
Количество циклов данных за такт
Скорость шины, миллионов циклов в секунду
Ширина шины, байт
Пропускная способность, Мбайт/с
РС1600
DDRDIMM
DOR200
100
2
200
в
1 600
РС2100
DDR DIMM
DDR266
133
2
266
8
2 133
РС2400
DDRDIMM
DDA300
150
2
300
8
2 400
РС2700
DDR DIMM
DDR333
166
2
333
8
2 667
РСЗООО
DDR DIMM
DDR366
183
2
366
8
2933
РС3200
DOR DIMM
DDR4O0
200
2
400
8
3 200
РС350О
DDR DIMM
DDR433
216
2
433
8
3 466
РС3700
DDR DIMM
DDR466
233
2
466
8
3733
РС4000
DDR DIMM
DDR50O
250
2
500
8
4 000
РС4300
DDR DIMM
DDR533
266
2
533
8
4 266
DDR2SDRAM
Члены организации JEDEC в течение нескольких лет работали над спецификацией DDR2, которая постепенно приобретала реальные очертания. Производство микросхем и модулей памяти DDR2 началось в середине 2003 года, а наборы микросхем системной логики и соответствующие системные платы, поддерживающие DDR2, появились в первой половине 2004 года. Память DDR2 SDRAM представляет собой более быстродействующую версию стандартной памяти DDR SDRAM — большая пропускная способность достигается за счет использования дифференциальных пар сигнальных контактов, обеспечивающих улучшенную передачу сигналов и устранение проблем с сигнальными шумами/интерференцией. Предполагалось, что DDR2 обеспечит учетверенную скорость передачи данных, однако финальные образцы предоставляют лишь удвоенную скорость передачи, а модифицированный метод передачи сигналов позволяет достичь более высокой производительности. Максимальная частота памяти DDR достигает 533 МГц, в то время как рабочая частота модулей памяти DDR2 начинается с 400 МГц, доходит до 800 МГц и выше.
Кроме более высокого быстродействия и щюпускной способности, память стандарта DDR2 обладает и другими достоинствами, в частности уменьшенным по сравнению с памятью DDR напряжением (1,8 вместо 2,5 В), благодаря чему модули памяти DDR2 потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла. Микросхемы DDR2, обладающие большим количеством контактных выводов, поставляются в корпусе FBGA (Fine-pitch Bal) Grid Array) вместо TSOP (Thin Small Outline Package), используемого для большинства микросхем DDR и SDRAM. Микросхемы FBGA соединены с подложкой (как правило, самим модулем памяти) посредством близко расположенных шаровых припоев, размещенных на поверхности микросхемы.
RDRAM
Стандарт Rambus DRAM (RDRAM) представляет собой радикально новую архитектуру модулей памяти, которые устанавливались в высокопроизводительных компьютерах с 1999 по 2002 год. Компании Intel и Rambus подписали соглашение о сотрудничестве в 1996 году, согласно которому Intel обязалась поддерживать память стандарта RDRAM до 2001 года. После этой даты Intel продолжала поддерживать память RDRAM, установленную в выпущенных ранее системах, однако новые наборы микросхем системной логики и системные платы были уже предназначены для DDR SDRAM. Более того, все последующие наборы микросхем и системные платы Intel поддерживают установку исключительно модулей памяти DDR или DDR2. Изначально предполагалось, что память стандарта RDRAM будет сопровождать выпуск быстродействующих процессоров до 2006 года.
Модули памяти
Существует два основных стандарта на модули памяти, применяемые в современных но- утбках: SO-DIMM (small outline dual inline memory module) и micro-DIMM (micro dual inline memory module). Всего есть три основных типа SO-DIMM и два типа micro-DIMM, различающиеся размером, рабочей частотой и доступными конфигурациями (табл. 6.6). Размер, форма и расположение выводов модулей SO-DIMM и micro-DIMM стандартизированы комитетом JEDEC. Использование промышленного стандарта позволяет быть уверенным в совместимости и взаимозаменяемости различных систем и производителей.
Таблица 6.6. Типы модулей памяти для ноутбуков
Количество контактов
Тип модуля
Ширина шины данных, бит
Тип памяти
72
SO-DIMM
32
FPM/EDO
1-44
SO-DIMM
64
FPM/EDO
144
SO-DIMM
64
SDRAM
200
SO-DIMM
64
DDR SDRAM
144
micro-DIMM
64
SDRAM
172
micro-DIMM
64
DDRSDRAM
Модули SO-DIMM обычно используются в ноутбуках, а модули micro-DIMM — в субноутбуках, PDA и наладонных компьютерах.
Модули SO-DIMM
В большинстве ноутбуков используются модули SO-DIMM, которые являются уменьшенными версиями стандартных модулей DIMM, применяемых в настольных компьютерах. Хотя по размеру и назначению контактных выводов модули SO-DIMM отличаются от стандартных модулей DIMM, выполняемые ими функции одинаковы. Установка и извлечение подобных модулей из разъемов системной платы не составит никакого труда. Модули SO-DIMM снабжены контактными выводами на каждой стороне модуля. Нечетные выводы размещены на передней панели модуля, а четные — на задней. Специальные ключевые пазы обеспечивают правильность установки модулей в разъемы. Смещением пазов обозначается тип напряжения модуля. Существуют различные варианты модулей SO-DIMM и, поскольку не все модули взаимозаменяемы, важно удостовериться, что определенный модуль подходит к той или иной системной плате.
Модули SO-DIMM с 72-контактным и выводами
Эти давно устаревшие модули применялись только в портативных компьютерах на базе процессоров 486. Модули SO-Di ММ с 72-контактными выводами считывают и записывают данные блоками по 32 бит (4 байт), что соответствует возможностям процессоров 486, обладающих 32-разрядной шиной данных. Модули все еще доступны в продаже для модернизации старых компьютеров, однако их цена намного больше цены на современные модули.
Форма и размер 72-контактных модулей SO-DIMM показаны на рис. 6.1.
2,00 мм (0,079’1(X2,00 мм (0,079’1(X1,80 мы (0,07 Г) (ZX)'1,80 мы (0,07 Г) (ZX)'tt59,82 мм (2,355")59,56 мм (2,345")59,82 мм (2,355")59,56 мм (2,345")17,78мм (0,700’117,78мм (0,700’1%%ФФ1,10 мм (0.043’) 0,90 мм (0,035’1Контакты 2-72 на обратной стороне1,10 мм (0.043’) 0,90 мм (0,035’1Контакты 2-72 на обратной стороне1,80 мм (0,071е)2.00 мм (0,079") Т Н5,00 мм (0.197")1,80 мм (0,071е)2.00 мм (0,079") Т Н5,00 мм (0.197")25.53 мм (1,005")25,27 мм (0.995’)25.53 мм (1,005")25,27 мм (0.995’)3.80 мм (0.150’13.80 мм (0.150’1
2,00 мм (0,079’1
(X
2,00 мм (0,079’1
(X
1,80 мы (0,07 Г) (ZX)'
1,80 мы (0,07 Г) (ZX)'
t
t
59,82 мм (2,355")
59,56 мм (2,345")
59,82 мм (2,355")
59,56 мм (2,345")
17,78мм (0,700’1
17,78мм (0,700’1
%
%
Ф
Ф
1,10 мм (0.043’) 0,90 мм (0,035’1
Контакты 2-72 на обратной стороне
1,10 мм (0.043’) 0,90 мм (0,035’1
Контакты 2-72 на обратной стороне
1,80 мм (0,071е)
2.00 мм (0,079") Т Н
5,00 мм (0.197")
1,80 мм (0,071е)
2.00 мм (0,079") Т Н
5,00 мм (0.197")
25.53 мм (1,005")
25,27 мм (0.995’)
25.53 мм (1,005")
25,27 мм (0.995’)
3.80 мм (0.150’1
3.80 мм (0.150’1
Рис. 6.1.72-контактный модуль SO-DIMM
Такие модули доступны в нескольких версиях объемом до 64 Мбайт. Большинство оснащены микросхемами памяти FPM/EDO со временем доступа 60 нс и рабочим напряжением 3,3 Вт. Распространенные объемы модулей SO-DIMM приведены в табл. 6,7.
Таблица 6.7. Объем, глубина и разрядность 72-контактных модулей SO-DIMM
Объем, Мбайт
Глубина и разрядность
4
8
16
32
64
(1 Мх32бит)
(2 М х 32 бит)
(4 М х 32 бит)
(8 М х 32 бит)
(16 М х 32 бит)
В 72-контактных модулях SO-DIMM применяется 32-разрядная шина данных со строковой емкостью 4 байт. Например, модуль памяти объемом 64 Мбайт организован в виде 16 млн. строк по 32 бит (4 байт) в каждой строке. Это составляет 64 млн. байт (16 млн. х 4).
Назначение выводов такого модуля по стандарту JEDEC представлено в табл. 6.8 и 6.9.
Таблица 6.8. Назначение выводов 72-контактного модуля SO-DIMM (лицевая сторона)
КонтактСигнал
КонтактСигналКонтактСигналКонтактСигнал
1VSS
3D01
5DO3
7005
9007
11PRD1
13А1
15АЗ
17А5
19АЮ37001655NC
2100839VSS570025
23DQ1041CAS2#590028
25DO1243CAS1#61VD0
27001445ЯА51»630030
29А1147WE#65NC
31А849DQ1867PRD3
33RAS3#51DQ2069РЯО5
35DQ1553DQ2271PRD7
Таблица 6,9. Назначение выводов 72-контактного модуля SO-DIMM (обратная сторона}
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
2
ООО
20
NC
ЗВ
0017
56
DQ24
4
DQ2
22
ООО
40
CASO#
58
DQ26
6
004
24
0011
42
CAS3#
60
DQ27
в
006
26
0013
44
RAS0#
62
DQ29
10
VDD
28
А7
46
А12
64
DQ31
12
АО
30
VDD
48
At3
66
PRD2
14
А2
32
АЗ
50
0019
68
PRD4
16
А4
34
RAS2#
52
0021
70
PRD6
18
Аб
36
NC
54
DQ23
72
VSS
Все контактные выводы модулей SO-DIMM и разъемов системной платы обычно покрываются золотом, что позволяет добиться более надежной работы модулей. Избегайте модулей с оловянным покрытием контактов, поскольку взаимодействие олова с золотом приведет к коррозии и отказу в работе модулей памяти.
Модули SO-DIMM со 144-контактными выводами
Такие модули предназначены для ноутбуков на базе процессоров Pentium и Athlon. Модулями поддерживаются чтение и запись данных 64-разрядными блоками, что делает их идеальным выбором для использования вместе с процессорами Pentium и Athlon. Они комплектуются микросхемами памяти различных типов, включая EDO, SDRAM, работающую на частоте 66 МГц, РС100 SDRAM и РС133 SDRAM. Коррекция ошибок ЕСС 144-контактными модулями SO-DIMM не поддерживается.
При установке модулей необходимо удостовериться в совместимости модуля и системной платы. В большинстве случаев можно установить модуль с большей частотой вместо более медленного модуля, однако тип памяти должен совпадать. Например, в компьютер можно устанавливать память стандарта PC 133, даже если системой поддерживаются только модули PC 100 или РС66, однако модули SDRAM нельзя использовать для системной платы с поддержкой модулей EDO и наоборот. Кроме того, не рекомендуется устанавливать модули памяти с меньшей частотой.
Показатели быстродействия 144-контактных модулей SO-DIMM приведены в табл. 6.10.
Таблица 6.10. Быстродействие 144-контактных модулей SO-DIMM
Тип модуля
Время цикла, нс
Частота модуля, МГц
Шима данных, байт
Пропускная способность, Мбайт/с
РС66
10,0
66
В
533
РС100
8.0
100
8
800
РС133
7,5
133
8
1066
Пропускная способность равна частоте, умноженной на ширину шины данных, что в результате дает объем данных, которые могут быть переданы модулю или от него.
Еще одной важной характеристикой является CAS Latency (column address strobe), или CL. Иногда эта характеристика называется задержкой чтения (read latency). Этим параметром описывается количество тактов между регистрацией сигнала CAS и фактической передачей данных. Меньшее значение параметра означает большую производительность. Обычно модули SDRAM имеют параметр CL, равный 2 или 3. Если это возможно, выбирайте модули с более низким значением параметра CL, так как набор микросхем системной платы считает это значение из микросхемы ROM SPD (serial presence detect), установленной в модуле памяти, и переключится на более быстрый режим работы.
Модули SO-DIMM со 144 контактами имеют стандартные размер и форму (рис. 6.2).
67,72 мм (2,666е)67,45 мм (2,656167,72 мм (2,666е)67,45 мм (2,65613,80 мм (0,150е)3,80 мм (0,150е)
67,72 мм (2,666е)
67,45 мм (2,6561
67,72 мм (2,666е)
67,45 мм (2,6561
3,80 мм (0,150е)
3,80 мм (0,150е)
2,00 мм (0,079е)(2Х)
1.80 мм (0,0711 (2Х)1.80 мм (0,0711 (2Х)6,00 мм (0,23612,55 мм (0,1001-6,00 мм (0,23612,55 мм (0,1001-®ф®фii| 31,88 мм (1.2551I 31,62 мм (1,245е) 20,00 мм(ОЛВГ)| 31,88 мм (1.2551I 31,62 мм (1,245е) 20,00 мм(ОЛВГ)2,00 мм (0,079')3,30 мм (0,13е)2,00 мм (0,079')3,30 мм (0,13е)мм (0,059^мм (0,059^Контакт 1Контакт 10,60 мм (0.02410,60 мм (0.024160,60 мм (2,386е)•63,60 мм (2,504е)-60,60 мм (2,386е)•63,60 мм (2,504е)-0,80 мм(0,0315е)0,80 мм(0,0315е)4,00 мм [0,15714,00 мм [0,1571Контакт 143(Контакты 2-144 на обратной стороне)Контакт 143(Контакты 2-144 на обратной стороне)
1.80 мм (0,0711 (2Х)
1.80 мм (0,0711 (2Х)
6,00 мм (0,2361
2,55 мм (0,1001-
6,00 мм (0,2361
2,55 мм (0,1001-
®ф
®ф
i
i
| 31,88 мм (1.2551
I 31,62 мм (1,245е) 20,00 мм
(ОЛВГ)
| 31,88 мм (1.2551
I 31,62 мм (1,245е) 20,00 мм
(ОЛВГ)
2,00 мм (0,079')
3,30 мм (0,13е)
2,00 мм (0,079')
3,30 мм (0,13е)
мм (0,059^
мм (0,059^
Контакт 1
Контакт 1
0,60 мм (0.0241
0,60 мм (0.0241
60,60 мм (2,386е)
•63,60 мм (2,504е)-
60,60 мм (2,386е)
•63,60 мм (2,504е)-
0,80 мм(0,0315е)
0,80 мм(0,0315е)
4,00 мм [0,1571
4,00 мм [0,1571
Контакт 143
(Контакты 2-144 на обратной стороне)
Контакт 143
(Контакты 2-144 на обратной стороне)
Рис. 6.2.144-контактный модуль SO-DIММ
Все модули имеют нечетные контакты (1-143) на передней панели и четные контакты (2-144) на задней. Длина модуля составляет 2,66 дюйма (67,6 мм). Количество микросхем, установленных на модуле, может меняться, как и физическая высота модуля. Обычно модуль имеет высоту 1 дюйм (25,4 мм) или 1,25 дюйма (31,75 мм), хотя существуют модули и с другой высотой.
Модули обычно снабжены микросхемой ROM SPD, от которой системная плата получает конкретные спецификации установленного модуля. Микросхема ROM показана на рис. 6.2 в виде компонента “U1".
В модулях есть небольшие пазы между контактами 59 и 61 передней панели. Эти пазы препятствуют установке модулей неправильной стороной и указывают на напряжение модуля. Методы размещения пазов для обозначения различных напряжений питания демонстрируются на рис. 6.3.
1,75 мм1,75 ммРасположение левого ключа: Voo=5BРасположение левого ключа: Voo=5BРасположение центрального ключа:VDD=3,3BРасположение центрального ключа:VDD=3,3B3,25 мм3,25 ммРасположение правого ключа: зарезервированоРасположение правого ключа: зарезервировано
1,75 мм
1,75 мм
Расположение левого ключа: Voo=5B
Расположение левого ключа: Voo=5B
Расположение центрального ключа:
VDD=3,3B
Расположение центрального ключа:
VDD=3,3B
3,25 мм
3,25 мм
Расположение правого ключа: зарезервировано
Расположение правого ключа: зарезервировано
Рис. 6.3. Расположение выреза для различных напряжений питания 144-коитакпюго модуля SO-DIMM
Хотя стандартом допускается использование модулей с напряжением питания 5 В, все современные 144-контактные модули SO-DIMM имеют центральный паз, указывающий на напряжение питания 3,3 В. За счет сниженного напряжения модули отличаются пониженными энергопотреблением и тепловыделением.
Модули SO-DIMM, собираемые на основе микросхем EDO или SDRAM, обладают максимальным объемом в 512 Мбайт. Рабочая частота модулей также может отличаться. Самые распространенные объемы модулей приведены в табл, 6.11.
Таблица 6.11. Объем, глубина и разрядность 144-контактных модулей SO-DIMM
Объем,
МбайтГлубина и разрядность
32
(4 М х 64 бит)
64
(8Мх64бит)
128
(16Мх64бит)
256
(32 Мх 64 бит)
512
(64 М х 64 бит}
Объем модуля памяти можно вычислить, умножив глубину на разрядность. М4-контакт- ного модуля составляет 64 бита, что соответствует 8 байтам. Например, модуль объемом 512 Мбайт организован в виде 64 млн. строк по 64 бит (8 байт) в каждой, что равно 512 млн. байт (64 млн. х 8).
Стандартные назначения контактов такого модуля, использующего микросхемы FPM или EDO RAM, представлены в табл. 6.12 и 6.13.
Таблица 6.12. Назначение выводов 144-контактного модуля EDO/FPM SO-DIMM (передняя панель)
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
1
VSS
37
DQ8
73
OE#
109
А9
3
ООО
39
009
75
VSS
111
АЮ
5
DQ1
41
DQ10
77
NC
113
VDD
7
002
43
DQ11
79
NC
115
CAS2#
9
003
45
VDD
81
VDD
117
CAS3#
11
VDD
47
0012
83
DQ16
119
VSS
13
004
49
0013
85
D017
121
0024
15
005
51
0014
87
0018
123
0025
17
006
53
DQ15
89
0019
125
0026
19
007
55
VSS
91
VSS
127
0027
21
VSS
57
NC
93
DQ20
129
VDD
23
CASO#
59
NC
95
DQ21
131
DQ28
25
CASK
61
NC
97
DQ22
133
0029
27
VDD
63
VDD
99
DQ23
135
DO30
29
АО
65
NC
101
VDD
137
0031
31
А1
67
WE#
103
Аб
139
VSS
33
А2
69
RASO#
105
А8
141
SDA
35
VSS
71
NC
107
VSS
143
VDD
Таблица 6.13. Назначение выводов 144-контактного модуля EDO/FPM SO-DIMM (задняя панель)
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
2
VSS
38
0040
74
NC
110
А12
4
0032
40
0041
76
VSS
112
А13
6
0033
42
0042
7В
NC
114
VDD
8
0034
44
0043
80
NC
116
CAS6#
10
DQ35
46
VDD
82
VDD
118
CAS7#
12
VDD
48
D044
84
DQ48
120
VSS
14
DQ36
50
0045
86
DQ49
122
DQ5E
16
0037
52
DO46
88
D050
124
0057
18
0038
54
0047
90
DQ51
126
DQ5E
20
0039
56
VSS
92
VSS
128
0059
22
VSS
58
NC
94
0052
130
VDD
24
CAS4#
60
NC
96
DQ53
132
DQ6C
26
CAS5#
62
NC
98
0054
134
DQ61
28
VDD
64
VDD
100
0055
136
0062
30
АЗ
66
NC
102
VDD
138
0063
32
А4
68
NC
104
А7
140
VSS
34
А5
70
NC
106
А11
142
SCL
36
VSS
72
NC
108
VSS
144
VDD
Стандартные назначения контактов такого модуля, использующего микросхемы SDRAM, представлены в табл. 6.14 и 6.15.
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
1
VSS
37
DQ8
73
NC
109
А9
3
DOO
39
OQ9
75
VSS
111
АЮ
5
DQ1
41
DQ10
77
NC
113
ТОО
7
DQ2
43
0011
79
NC
115
DQMB2
9
DQ3
45
VDD
81
VDO
117
DQMB3
11
ТОО
47
0012
83
DQ16
119
vss
13
004
49
DQ13
85
D017
121
DQ24
15
D05
51
DQ14
87
DQ18
123
D025
17
DQ6
53
DQ15
89
DQ19
125
DQ26
19
DQ7
55
VSS
91
VSS
127
DQ27
21
VSS
57
NC
93
DO20
129
VDD
23
D0MBO
59
NC
95
0021
131
0028
25
DOMBI
61
СКО
97
0022
133
DO29
27
VDD
63
VDD
99
0023
135
DQ30
29
АО
65
RAS#
101
VDD
137
DQ31
31
А1
67
WE#
103
Аб
139
VSS
33
А2
69
50#
105
А8
141
SDA
35
vss
71
S1#
107
VSS
143
VDD
Таблица
6,15. Назначение выводов 144-контактного модуля SDRAM SO-DIMM (задняя панель)
Контакт
Сиги ял
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
2
VSS
38
DQ40
74
СК1
110
ВА1
4
0032
40
0041
76
VSS
112
АН
6
OQ33
42
0042
78
NC
114
VDD
8
0034
44
DQ43
80
МС
116
DQMB6
10
0035
46
VDD
82
VDD
118
DQMB7
12
ТОО
40
DQ44
84
DO48
120
VSS
14
DO36
50
DQ45
86
DO49
122
DQ56
16
ВОЗ 7
52
0046
88
DQ50
124
DQ57
18
DQ38
54
DO47
90
0051
126
DQ58
20
DO39
56
VSS
92
VSS
128
0059
22
VSS
58
NC
94
DQ52
130
VDD
24
D0MB4
60
NC
96
DQ53
132
DQ60
26
DQMB5
62
СКЕО
98
0054
134
0061
28
VDD
64
VDD
100
0055
136
DQ62
30
АЗ
66
CAS#
102
VDD
138
DQ63
32
А4
68
СКЕ1
104
А7
140
VSS
34
А5
70
А12
106
ВАО
142
SCL
36
VSS
72
NC
108
VSS
144
VDD
Все контакты модулей DIMM покрываются золотом и должны соответствовать покрытию на контактах гнезда для установки модуля.
Модули SO-DIMM с 200-контактными выводами
Такие модули используются для установки памяти стандарта DDR SDRAM, применяемой в большинстве современных высокопроизводительных ноутбуков. Обычно память DDR SDRAM работает при напряжении 2,5 В, что позволяет более эффективно использовать энергию батареи. Каждый модуль имеет шину данных шириной 64 бит, поэтому парной установки модулей не требуется. Доступны версии модулей стандарта PC 1600 (200 МГц), РС2100 (266 МГц) и РС2700 (333 МГц); кроме того, есть модули, поддерживающие коррекцию ошибок с помощью кода ЕС С. Модули с коррекцией ошибок помогают сохранить целостность
данных в случае возникновения различных программных ошибок. Для коррекции задействуется дополнительный бит памяти на каждый байт данных. Код ЕСС должен поддерживаться набором микросхем системной платы.
При установке модулей DDR SDRAM необходимо удостовериться в их совместимости с системой. В большинстве случаев можно установить более быстрый модуль вместо медленного, но только если используется один и тот же тип микросхем памяти. Например, если система требует установки модулей стандарта РС2100 или PC 1600, то модуль PC2700 также можно использовать. Однако устанавливать более медленные модули памяти вместо более быстрых нельзя.
Характеристики 200-контактных модулей DDR SDRAM приведены в табл. 6.16.
Таблица 6.16. Быстродействие 200-контактных модулей DDR SDRAM
Тип модуля
Время цикла, нс
Частота SDR/DDR, МГц
Ширина шины данных! байт
Пропускная способность модуля, Мбайт/с
PC2700
6,0
166/333
а
2.666
РС21ОО
7.5
133/266
а
2.133
РС1600
10,0
100/200
а
1,600
Время цикла, указанное в наносекундах (миллиардных долях секунды), соответствует реальной частоте работы памяти, однако память DDR передает данные дважды за один цикл, поэтому эффективная частота памяти DDR всегда равна удвоенной реальной частоте. Пропускная способность такой памяти равна ширине шины данных, умноженной на эффективную частоту. В результате будет получен объем данных, который можно записать в модуль пли считать из него за секунду реального времени.
Еще одной важной характеристикой является CAS Latency (column address strobe), или CL Иногда эта характеристика называется задержкой чтения (read latency). Этим параметром описывается количество тактов между регистрацией сигнала CAS и фактической передачей данных. Меньшее значение параметра означает большую производительность. Обычно модули SDRAM имеют параметр CL равный 2,5 или 2. Если это возможно, выбирайте модули с более низким значением параметра CL, так как набор микросхем системной платы считает это значение из микросхемы ROM SPD (serial presence detect), установленной в модуле памяти, и переключится на более быстрый режим работы.
Модули SO-DIMM, имеющие 200 контактов обладают стандартными размером и формой (рис. 6.4).
ЗЛО мм (0,150")ЗЛО мм (0,150")67,72 мм (2,666е)
ЗЛО мм (0,150")
ЗЛО мм (0,150")
67,45 мм (2,656е)
2,00 мм (0,079е) Я (2Х).2,00 мм (0,079е) Я (2Х).1,80 мм (0,071е) (2Х)6,00 мм (0,236е)—2,44 мм (0.095Т1,80 мм (0,071е) (2Х)6,00 мм (0,236е)—2,44 мм (0.095Т0000s:0000s:* 31,8В мм (1,255е) | 31,62 мм (1,245е) 20,00 мм (0,787*)* 31,8В мм (1,255е) | 31,62 мм (1,245е) 20,00 мм (0,787*)1 *1 *2.00 мм (0.079Т2.00 мм (0.079Т.0,99мм(0,039‘).0,99мм(0,039‘)0,46 мм (0,016*10,46 мм (0,016*1Контакт 1 63,60 мм (2,504е)Контакт 1 63,60 мм (2,504е)0,61 мм (0,024е)0,61 мм (0,024е)Контакт 199(Контакты 2-200 на обратной стороне'Контакт 199(Контакты 2-200 на обратной стороне'1,10 мм (0,043") 0,90 мм (0.035")1,10 мм (0,043") 0,90 мм (0.035")
2,00 мм (0,079е) Я (2Х).
2,00 мм (0,079е) Я (2Х).
1,80 мм (0,071е) (2Х)
6,00 мм (0,236е)—
2,44 мм (0.095Т
1,80 мм (0,071е) (2Х)
6,00 мм (0,236е)—
2,44 мм (0.095Т
0000s:
0000s:
* 31,8В мм (1,255е) | 31,62 мм (1,245е) 20,00 мм (0,787*)
* 31,8В мм (1,255е) | 31,62 мм (1,245е) 20,00 мм (0,787*)
1 *
1 *
2.00 мм (0.079Т
2.00 мм (0.079Т
.0,99мм(0,039‘)
.0,99мм(0,039‘)
0,46 мм (0,016*1
0,46 мм (0,016*1
Контакт 1 63,60 мм (2,504е)
Контакт 1 63,60 мм (2,504е)
0,61 мм (0,024е)
0,61 мм (0,024е)
Контакт 199
(Контакты 2-200 на обратной стороне'
Контакт 199
(Контакты 2-200 на обратной стороне'
1,10 мм (0,043") 0,90 мм (0.035")
1,10 мм (0,043") 0,90 мм (0.035")
Рис. 6.4. 200-контактный модуль DDR SDRAM SO-DIMM
У всех 200-контактных модулей SO-DIMM нечетные выводы (1-199) расположены на передней панели, а четные (2-200) — на задней. Длина контактного вывода составляет 2,66 дюйма (67,6 мм). Количество микросхем в модуле может отличаться, как и высота модуля. Обычно модуль имеет высоту 1 дюйм (25,4 мм) или 1,25 дюйма (31,75 мм), хотя существуют модули высотой до 1,5 дюйма (38,1 мм) (высота модуля может немного отличаться). Большие модули могут не подойти к некоторым ноутбукам, поэтому перед приобретением модуля убедитесь в его совместимости с определенной моделью ноутбука.
Хотя размер 200-контактных модулей соответствует размеру 144-контактных модулей, контактные выводы расположены ближе друг к другу, а ключевой паз смешен намного левее, что препятствует установке 200-контактных модулей в разъемы для 144-контактных модулей и наоборот.
Модули обычно снабжены микросхемой ROM SPD, от которой системная плата получает конкретные спецификации установленного модуля. Микросхема ROM показана на рис. 6.4 в виде компонента “U9".
В модулях есть небольшие пазы между контактами 39 и 41 перед ней панели. Эти пазы
препятствуют установке модулей неправильной стороной и указывают на напряжение модуля. Методы размещения пазов для обозначения различных напряжений питания демонстри
руются на рис. 6.5.
Расположение левого ключа: Vto=2,S ВРасположение левого ключа: Vto=2,S ВРасположение правого ключа: 4^=1,5 6Расположение правого ключа: 4^=1,5 6Рис. 6.5. Обозначение напряжения на 200-контактных модулях SO-DIMMРис. 6.5. Обозначение напряжения на 200-контактных модулях SO-DIMM
Расположение левого ключа: Vto=2,S В
Расположение левого ключа: Vto=2,S В
Расположение правого ключа: 4^=1,5 6
Расположение правого ключа: 4^=1,5 6
Рис. 6.5. Обозначение напряжения на 200-контактных модулях SO-DIMM
Рис. 6.5. Обозначение напряжения на 200-контактных модулях SO-DIMM
Хотя промышленными стандартами допускается использование модулей с напряжением питания 1,5 В, на данный момент в большинстве ноутбуков установлены модули с пазом левого смешения, что означает напряжение питания 2,5 В. Паз помогает предотвратить установку модулей с неподходящим напряжением питания.
Существует несколько вариантов 200-контактных модулей SO-DIMM, объем которых может достигать 1 Гбайт. В модулях используются микросхемы памяти DDR SDRAM с различными тактовыми частотами. Самые распространенные объемы модулей приведены в табл. 6.17.
Таблица 6.17. Объем, глубина и разрядность 200-контактных модулей SO-DIMM
Объем, Мбайт
Глубина и разрядность
32
4 х 64 бит
64
8 х 64 бит
128
16 х 64 бит
256
32x64 бит
512
64 х 64 бит
1
128x64 бит
Объем модуля памяти можно вычислить, умножив глубину на разрядность. Ширина шины данных 64 бит для 200-контакт и ого модуля соответствует 8 байтам. Например, модуль объемом 1 Гбайт организован в виде 128 млн. строк по 64 бит (8 байт) в каждой, что составляет 1024 млн. байт (128 млн. х8).
Стандартные назначения контактов 200-контактного модуля SO-DIMM приведены в табл. 6.18 и 6.19.
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
1
VREF
51
VSS
101
А9
151
0042
3
VSS
53
0019
103
VSS
153
0043
5
ООО
55
0024
105
А7
155
VDD
7
001
57
VDD
107
А5
157
VDD
9
VDD
59
0025
109
АЗ
159
VSS
11
DQSO
61
DQS3
111
А1
161
VSS
13
002
63
VSS
113
VDD
163
0048
15
VSS
65
0026
115
АЮ
165
0049
17
DQ3
67
0027
117
ВАО
167
VOD
19
DQ8
69
VDD
119
WE#
169
DQS6
21
VDD
71
С80
121'
SO#
171
0050
23
009
73
СВ1
123
А13
173
VSS
25
DQS1
75
VSS
125
VSS
175
0051
27
VSS
77
DQS8
127
0032
177
0056
29
D01O
79
СВ2
129
0033
179
VDD
31
0011
81
VDD
131
VDO
181
0057
33
VDD
ВЗ
СВЗ
133
DQS4
183
D0S7
35
ско
85
NC
135
0034
185
VSS
37
ско*
87
VSS
137
VSS
187
0058
39
VSS
89
СК2
139
0035
189
0059
41
0016
91
CK2#
141
0040
191
VDD
43
0017
93
VDD
143
VDD
193
SDA
45
VDD
95
СКЕ1
145
D041
195
SCL
47
0052
97
NC
147
DQS5
197
VODSPD
49
0018
99
А12
149
VSS
199
VODfO
Таблица 6.19. Назначение контактов 200-контактного модуля DDR SDRAM S0-DIMM (задняя панель)
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
2
VREF
52
VSS
102
А8
152
0046
4
VSS
54
0023
104
VSS
154
0047
6
004
56
0028
106
Аб
156
VDD
8
005
58
VDD
108
А4
158
CK1#
10
VDD
60
0029
110
А2
160
СК1
12
DM0
62
DM3
112
АО
162
VSS
14
DQ6
64
VSS
114
VDD
164
0052
16
VSS
66
0030
116
ВА1
166
0053
18
007
68
DO31
118
RAS#
168
VDD
20
0012
70
VDD
120
CAS#
170
DM6
22
VDD
72
СВ4
122
S1#
172
0054
24
0013
,74
СВ5
124
NC
174
VSS
26
DM1
76
VSS
126
VSS
176
0055
28
VSS
78
DM8
128
DO36
178
DO60
30
0014
80
СВ6
130
0037
180
VDD
32
0015
82
VDD
132
VDD
182
0061
34
VDD
84
СВ7
134
DM4
184
DM7
36
VDD
86
NC
136
0038
186
VSS
38
VSS
88
VSS
138
VSS
188
0062
40
VSS
90
VSS
140
0039
190
0063
42
0020
92
VDD
142
0044
192
VDD
44
0021
94
VDD
144
VDD
194
SAO
46
VDO
96
СКЕО
146
0045
196
SA1
48
DM2
98
NC
148
DM5
198
SA2
50
DQ22
100
А11
150
VSS
200
NO
Вее контакты модулей DIMM имеют позолоченное покрытие и должны соответствовать покрытию разъемов памяти системной платы.
В табл, 6.20 рассматривается назначение каждого контакта.
Таблица 6,20. Описание контактов 200-контактного модуля DDR SDRAM SO-DIMM
Сигнал
Описание
Количество контактов
А(0:9,11:
13)Ввод адреса
13
А10/АР
Ввод адреса/команда AutoPrecharge
1
ВА(0: t)
Адрес банка SDRAM
2
CAS#
Строб адреса столбца (режим Active Low)
1
СВ(7:0)
Ввод-вывод битов проверки данных
8
СК(0:2)
Ввод тактовой частоты, плюс
3
СК(0:2)#
Ввод тактовой частоты, минус
3
СКЕ(0:1}
Clock Enables
2
DM(0:8)
Маски данных
9
00(0:63)
Ввод-вывод данных
64
DOS (0:8)
।Стробы данных
9
NC
Не подключен(зарезервирован)
6
RAS#
Строб строки адреса (режим Active Low)
1
S(0:1)#
Команда Chip Selects (режим Active Low)
2
SA(0:2)
Адрес SPD
3
SCL
SPD Clock Input
1
SDA
SPD ввод-вывод данных
1
VDD
Питания ядра и ввода-вывода
33
VDDID
■ Определение уровней VDD, VDDQ
1
VDDSPD
Определение сигнала SPD (Serial Presence Detect)
1
VREF
Команда Input/Output Reference
2
vss
Земля
33
WE#
Команда Write Enable (Active Low)
1
Модули micro-DIMM
Это новый тип модуля памяти, который в основном используется в субноутбуках, устройствах PDA и наладонных компьютерах. Как и все модули DIMM, модули micro-DIMM имеют контакты на обеих сторонах панели модуля, выполняющие различные функции. Существует два основных типа модулей micro-DIMM; 144- и 172-контактные. Версия со 144 контактами содержит микросхемы памяти SDRAM и напоминает по своим характеристикам 144-контактные модули SO-D1MM. Версия со 172 контактами содержит микросхемы памяти DDR SDRAM и похожа на 200-контактные модули SO-DIMM. Модули micro-DIMM примерно вдвое меньше модулей SO-D1MM, но предоставляют при этом сопоставимый объем памяти и производительность.
Модули SDRAM micro-DIMM со 144-контактными выводами
Эти модули напоминают 144-контактные модули SDRAM SO-DIMM, однако имеют вдвое меньший размер, что допускает их установку в небольшие корпуса мобильных устройств. Кроме размера модули обладают теми же спецификациями, что и 144-контактные модули SDRAM SO-DIMM, включая следующие:
стандартизированные комитетом J EDEC вид и назначение контактов;
шина данных шириной 64 бита (8 байт);
микросхемы памяти SDRAM;
напряжение питания 3,3 В;
микросхема ROM SPD.
Модули micro-DI ММ имеют размер 1,5 дюйма (38 мм) в длину и 1,18 дюйма (30 мм) в высоту, что вдвое меньше соответствующего модуля SO-DIMM. В отличие от SO-DIMM, модули micro-DIMM не имеют пазов в области контактов; однако соответствующий паз есть в левой части модуля. Размеры модулей SO-DIMM и micro-DIMM отличаются.
Существуют 144-контактные модули SDRAM micro-DIMM на базе микросхем PC 100 или РС133 SDRAM. Обычно вместо модулей PC 100 можно устанавливать модули PC 133, но не наоборот. Параметры 144-контактных модулей SDRAM micro-DIMM приведены в табл. 6.21.
Таблица 6.21. Быстродействие 144-контактных модулей SDRAM micro-DIMM
Тип модуляВремя цикла, нсЧастота модуля, МГцШина данных, байтПропускная способность,
Мбайт/с
РС1008,0100В800
РС1337,5133В1066
Пропускная способность равна частоте, умноженной на ширину данных. В результате получается скорость, с которой данные могут быть записаны или прочитаны из модуля.
Как и для модулей SDRAM SO-DIMM, важной характеристикой модулей micro-DIMM является CAS Latency (column address strobe), или CL. Иногда эта характеристика называется задержкой чтения (read latency). Этим параметром описывается количество тактов между регистрацией сигнала CAS и фактической передачей данных. Меньшее значение параметра означает большую производительность. Обычно модули SDRAM имеют параметр CL, равный 2 или 3. Если это возможно, выбирайте модули с более низким значением параметра CL, так как набор микросхем системной платы считает это значение из микросхемы ROM SPD (serial presence detect), установленной в модуле памяти, и переключится на более быстрый режим работы.
Схема 144-контактных модулей SDRAM micro-DIMM показана на рис. 6.6.
Рис. 6.6. 144-контактныс модули SDRAM micro-DIMM
Все 144-контактные модули SDRAM micro-DIMM имеют нечетные контакты (1-143) на передней панели и четные (2-144) — на задней. Длина модуля составляет 1,5 дюйма (38 мм), а высота — 1,18 дюйма (30 мм). Количество микросхем в модуле зависит от их объема.
Модули обычно снабжены микросхемой ROM SPD, от которой системная плата получает конкретные спецификации установленного модуля. Микросхема ROM показана на рис. 6.6 в виде компонента “U5".
Модули отличаются небольшим вырезом в левой части, который препятствует неправильной установке в разъем системной платы.
Такие модули доступны в нескольких вариантах объемом до 256 Мбайт. Самые распространенные объемы модулей приведены в табл. 6.22,
Объем модуля памяти можно вычислить, умножив глубину на разрядность. 144-контактный модуль имеет шину данных шириной 64 бит. что соответствует 8 байтам. Например, модуль объемом 256 Мбайт организован в виде 32 млн. строк по 64 бит (8 байт) в каждой, что равно 256 млн. байт (32 млн. х 8).
Стандартные назначения контактов такого модуля представлены в табл. 6.23 и 6.24.
Таблица 6.22. Объем, глубина и разрядность 144-контактных модулей ЗОНАМ micro-DIMM
Объем, Мб айтГлубин а и разряди ость
64В х 64 бит
12816 к 64 биг
25632 х64бит
Таблица 6.23. Назначение контакте» 144-контактного модуля SDRAM micro-DIMM (передняя панель)
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
1
VSS
37
DQ8
73
NC
109
A9
3
ООО
39
DO9
7B
VSS
111
АЮ
5
ОСП
41
□010
П
NC
113
VDD
7
DQ2
43
□011
79
NC
115
DOM 2
9
003
45
VDD
81
VDD
117
DOM3
11
VDD
47
0012
83
0016
119
VSS
13
□04
49
0013
85
D017
121
DQ24
15
DO5
51
0014
87
0018
123
DO25
17
DQ6
53
0015
89
□019
125
DO26
19
007
55
VSS
91
VSS
127
□027
21
VSS
57
NC
93
0020
129
VDD
23
DQM0
59
NC
95
□021
131
D028
25
0QM1
61
СКО
97
0022
133
DQ29
27
VDD
63
VDD
99
D023
135
DO 30
29
АО
65
RAS#
101
VDO
137
DQ31
31
А1
67
WE#
103
A6
139
VSS
33
А2
69
SO#
105
A8
141
SDA
35
VSS
71
NC
107
VSS
143
VDD
Таблица
। 6.24. Назначение контактов 144-контактного модуля SDRAM micro-D1MM (задняя панель)
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
2
VSS
за
0040
74
NC
110
BAI
4
0032
40
0041
76
VSS
112
A11
6
DQ33
42
0042
78
NC
114
VDD
8
DQ34
44
0043
80
NC
116
D0M6
10
0035
46
VDD
82
VDD
118
D0M7
12
VDD
48
0044
84
DO48
120
VSS
14
0036
50
D045
86
DO49
122
DO56
16
□037
52
0046
88
DQ50
124
DQ57
18
0038
54
D047
90
0051
126
DQ5B
20
0039
56
VSS
92
VSS
128
□059
22
VSS
58
NC
94
□052
130
VDO
24
DQM4
60
NC
96
0053
132
DO60
26
DQM5
62
CKEO
98
□054
134
0061
28
VDD
64
VDD
100
□055
136
0062
30
АЗ
66
CAS#
102
VDD
138
DQ63
32
А4
68
NC
104
A7
140
VSS
34
А5
70
A12
106
BAO
142
SCL
36
VSS
72
NC
108
VSS
144
VDD
Все контакты модулей DIMM имеют позолоченное покрытие и должны соответствовать покрытию разъемов памяти системной платы.
Модули DDR SDRAM micro-DIMM со 172-контактными выводами
Эти модули напоминают 200-контактные модули DDR SDRAM SO-DIMM, нс имеют вдвое меньший размер, что позволяет устанавливать такие модули в небольшие корпуса портативных устройств. Спецификации 172-контактных модулей micro-DIMM аналогичны спецификациям 200-контактных модулей DDR SDRAM SO-DIMM, включая следующее:
стан дартизированн ые ком итетом J Е D Е С в и д и н азначен ие контактов;
шина данных шИриной 64 бита ( 8 байт);
микросхемы памяти DDR SDRAM;
В рабочая частота 200 МГц (РС1600), 266 МГц (РС2100) и 333 МГц (РС2700);
В напряжение питания 3,3 В;
В микросхема ROM SPD.
Эти модули имеют размер 1,8 дюйма (45,5 мм) в длину и 1,18 дюйма (30 мм) в высоту, что вдвое меньше соответствующего модуля SO-DIMM. В отличие от SO-DIMM, модули microDIMM не имеют пазов в контактной области; однако в левой части модуля есть вырез, обеспечивающий правильность установки в разъем системной платы. В отличие от модулей DDR SO-DIMM, модули DDR micro-DIMM не поддерживают функции коррекции ошибок с помощью кода ЕСС.
Существуют 172-контактные модули SDRAM micro-DIMM с микросхемами стандартов РС1600, РС2100 и РС2700. Обычно вместо модулей с низкой частотой можно устанавливать более быстродействующие модули, но не наоборот. Параметры 172-контактных модулей DDR SDRAM micro-DIMM приведены в табл. 6.25.
Таблица 6.25, Быстродействие 172-*онтакгных модулей SDRAM micro-DIMM
Тип модуля
Время цикла, нс
Частота SDR/DOR, МГц
Ширина шины данных, байт
Пропускная способность, Мбайт/с
РС2700
6,0
166/333
е
2.666
РС2100
7,6
133/266
в
2,133
РС1600
10,0
100/200
8
1,600
Время цикла, указанное в наносекундах, соответствует реальной частоте работы памяти, но память DDR передает данные дважды за один рабочий цикл, поэтому эффективная частота памяти DDR всегда равна удвоенной реальной частоте. Пропускная способность такой памяти равна ширине шины данных, умноженной на эффективную частоту. В результате будет получен объем данных, который может быть записан в модуль памяти или считан из него.
Как и для модулей DDR SDRAM SO-DIMM, важной характеристикой модулей microDIMM является С AS Latency (column address strobe), или CL. Иногда эта характеристика называется задержкой чтения (read latency). Этим параметром описывается количество тактов между регистрацией сигнала CAS и фактической передачей данных. Меньшее значение параметра означает большую производительность. Обычно модули SDRAM имеют параметр CL, равный 2,5 или 2. Если это возможно, выбирайте модули с более низким значением параметра CL, так как набор микросхем системной платы считает это значение из микросхемы ROM SPD (serial presence detect), установленной в модуле памяти, и переключится на более быстрый режим работы.
Модули DDR SDRAM micro-DIMM со 172 контактами имеют стандартную форму (рис. 6.7).
Рис. 6.7Рис. 6.7
Рис. 6.7
Рис. 6.7
Все 172-контактные модули DDR SDRAM micro-DIMM имеют нечетные контакты (1-171) на передней панели и четные (2-172)— на задней панели. Модуль имеет длину 1,8 дюйма (45,5 мм) и высоту 1,18 дюйма (30 мм). Количество микросхем в модуле зависит от его объема.
Модули micro-DIMM содержат микросхему ROM SPD, от которой системная плата получает характеристики установленного модуля.
Такие модули доступны в нескольких вариантах объемом до 256 Мбайт. Самые распространенные объемы модулей приведены в табл. 6.26.
Таблица. 6.26. Объем, глубина и разрядность 172-контактных модулей DDR SDRAM micro-DIMM
Объем, Мбайт
Глубина и разрядность
64
8 х 64 бит
128
16x64 бит
256
32 х 64 бит
Объем модуля памяти можно вычислить, умножив глубину на разрядность. 172-контактный модуль имеет тину данных шириной 64 бит, что соответствует 8 байтам. Например, модуль объемом 256 Мбайт организован в виде 32 млн. строк по 64 бит (8 байт) в каждой, что равно 256 млн. байт (32 млн, х 8).
Стандартные назначения контактов такого модуля представлены в табл. 6.27 и 6.28.
Таблица 6.27, Назначение контактов 172-контактного модуля DDR SDRAM micro-DIMM (передняя панель)
Конт
актСигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
2
VREF
46
VDD
88
ВА1
132
CK1#
4
VSS
48
DM2
90
VDD
134
СК1
6
DO4
50
DQ22
92
RAS#
136
VSS
в
DQ5
52
VSS
94
CAS#
138
DQ52
10
VDD
54
DO23
96
NC
140
DQ53
12
DM0
56
DQ26
98
НС
142
VDD
14
DQ6
56
VDD
100
VSS
144
□Мб
16
VSS
60
□029
102
□036
146
□054
18
□07
62
DM3
104
DO37
148
VSS
20
□012
64
VSS
106
VDD
150
DQ55
22
VDD
66
DQ30
108
DM 4
152
DO60
24
DQ13
68
□031
110
□038
154
VDD
26
DM1
70
VDD
112
VSS
156
□061
26
VSS
та
СКЕО
114
□039
158
DM7
Окончание табл. 6,27
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
30
DQ14
74
А11
116
DQ44
160
VSS
32
DQ15
76
А8
118
VOD
162
0062
34
VOD
78
Аб
120
DO45
164
DQ63
36
VDD
80
VSS
122
DM5
166
VDD
за
VSS
82
А4
124
VSS
1б8
SAO
40
VSS
84
А2
126
DQ46
170
SA1
42
DQ20
86
АО
128
DQ47
172
SA2
44
DO21
130
VDD
Таблица 6.28.
, Назначение контактов 172-контактного модуля DDR SDRAM m1cro-DIMM (задняя панель}
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
1
VREF
45
VDD
87
А10/АР
131
VDD
3
VSS
47
DQS2
89
VDD
133
VSS
5
DO0
49
0018
91
ВАО
135
VSS
7
DQ1
51
VSS
93
WE#
137
D048
9
VDD
53
0019
95
SO#
139
0040
11
DOSO
55
DQ24
97
NC
141
VDD
13
DQ2
57
VDD
99
VSS
143
0056
15
VSS
59
DQ25
101
DQ32
145
DQ5t)
17
D03
61
DQS3
103
0033
147
VSS
19
D08
63
VSS
105
VDD
149
DQ51
21
VDD
65
DQ26
107
DQS4
151
0056
23
DQ9
67
DQ27
109
0034
153
VDD
25
D0S1
69
VDO
111
VSS
155
DQ57
27
VSS
71
NC
113
DQ35
157
DOS':'
29
DQ10
73
А12
115
0040
159
VSS
31
DOH
75
А9
117
VDD
161
D05B
33
VDD
77
А7
119
0041
163
DQ59
35
CKO
79
VSS
121
DQS5
165
VDD
37
CKO#
81
А5
123
VSS
167
SDA
39
VSS
83
АЗ
125
DO42
169
SCL
41
0016
85
А1
127
DQ43
171
VDDSPD
43
DQ17
129
VDD
Все контакты модулей DIMM имеют позолоченное покрытие, которое должно соответствовать покрытию контактов разъемов системной платы.
Модернизация памяти
Добавление памяти — самая распространенная операция по модернизации компьютеров, и ноутбуки не являются исключением. Возможно, наибольшая проблема для ноутбуков состоит в наличии только одного или двух гнезд для дополнительных модулей памяти. Часто в новом ноутбуке оба дополнительных гнезда заняты, поэтому перед установкой модуля большего объема придется удалить модуль меньшего объема.
Большинство современных производительных ноутбуков могут использовать 1 Гбайт оперативной памяти, но продаются с установленным объемом, равным 512 Мбайт. Обычно в таких компьютерах на системной плате доступно два гнезда для установки 200-контактных модулей DDR SDRAM SO-DIMM. К сожалению, поскольку два модуля по 256 Мбайт дешевле одного модуля объемом 512 Мбайт, в большинстве случаев компьютер с объемом оперативной памяти 512 Мбайт будет оснащен двумя модулями памяти по 256 Мбайт, что не оставляет свободных гнезд для увеличения объема оперативной памяти. Если потребуется увеличить объем памяти до 1 Гбайт, придется избавиться от двух модулей по 256 Мбайт и заменить их двумя модулями по 512 Мбайт. Очевидно, что отказ от использования уже
установленной оперативной памяти для выполнения модернизации обойдется очень недешево, При заказе нового компьютера стоит удостовериться, что заказанный объем оперативной памяти будет установлен в виде одного модуля, чтобы в дальнейшем можно было использовать свободное гнездо для увеличения объема оперативной памяти. Некоторые производители выполняют подобное пожелание, но за дополнительную плату.
Извлечь и установить модули памяти в большинстве ноутбуков довольно просто. Доступ к модулям осуществляется через панель в нижней части корпуса, которая закрепляется одним или двумя шурупами (рис. 6.8).
Если в конкретном ноутбуке доступ к модулям памяти осуществляется иначе, обратитесь к руководству по обслуживанию системы, в котором описано расположение модулей. После снятия люка доступа к памяти достаточно извлечь или установить модуль DIMM. Модули DIMM извлекаются после отведения держателей в стороны, поворота модуля вверх и извлечения его из гнезда (рис. 6.9).
Рис. в.8. Снятие люка доступа к модулям памятиРис. в.8. Снятие люка доступа к модулям памятиРис. 6.9. Извлечение модуля DIMMРис. 6.9. Извлечение модуля DIMMПроцесс установки происходит в обратном порядке: вставьте контакты модуля в гнездо (правильная ориентация задается ключевыми пазами), наклоните модуль вниз и защелкните держатели.
Рис. в.8. Снятие люка доступа к модулям памяти
Рис. в.8. Снятие люка доступа к модулям памяти
Рис. 6.9. Извлечение модуля DIMM
Рис. 6.9. Извлечение модуля DIMM
Потяните модуль на себя и вверхПотяните модуль на себя и вверх
Потяните модуль на себя и вверх
Потяните модуль на себя и вверх
Глава 7
Блоки питания и батареи
В этой главе рассматриваются подсистемы питания ноутбуков. Обычно портативные компьютеры располагают несколькими источниками питания, включая сеть переменного тока (доступна через настенные розетки в большинстве зданий), разъемы питания в автомобилях или самолетах и несколько типов батареи. Особое внимание в главе уделяется технологиям энергосбережения ноутбуков.
Источники питания переменного и постоянного тока
Все портативные компьютеры время от времени должны работать от внешнего источника питания, в частности для зарядки батарей или обеспечения постоянной работы ноутбука. Используются следующие основные источники питания:
120 В/60 Гц, сеть переменного тока (США);
240 В/50 Гц, сеть переменного тока (Европа);
12 В п остоя н ное н ап ря же ни е (автомоби л ь/само лет).
Аппаратное обеспечение большинства портативных компьютеров работает на постоянном напряжении от 2 до 24 В, в зависимости от дизайна системы и батарей. Некоторые системы могут работать с батареями различных типов и даже поддерживают разные напряжения. Системная плата и процессор используют намного меньшее напряжение, чем предоставляется батареей, что связано со снижением напряжения в процессе разрядки батарей, тогда как для нормальной работы системе требуется стабильное напряжение. Поэтому батареи имеют большее напряжение, которое понижается до уровня энергопотребления системной платы, процессора и других компонентов. Кроме того, стоит заметить, что напряжение внешнего источника питания отличается от напряжения батарей. Это связано с тем, что внешний источник питания должен не только поддерживать работу системы, но и перезаряжать батареи, для чего т]гебуется напряжении, большее напряжения батарей.
Так как контуры заряда батарей требуют напряжения, отличающегося от напряжения в розетках электросети и в разъемах автомобилей, в ноутбуках используются специальные внешние блоки питания; помимо понижения напряжения, они преобразуют переменный ток в постоянный, который перелается ноутбуку. Блоки питания, работающие при напряжении 12 В постоянного тока, называются адаптерами постоянного тока. Некоторые блоки питания размещены внутри корпуса ноутбука. Такие компьютеры достаточно подключить электрическим кабелем к розетке в стене. Встроенные в корпус ноутбука контуры электропитания приведут к увеличению его веса, размера и генерируемой температуры. Ноутбуки со встроенными блоками питания предназначены для постоянного подключения к сети переменного тока либо к разъему постоянного тока в автомобиле или самолете, т.е. являются заменой настольных ПК.
Переменный и постоянный ток Переменный ток предоставляется через обычные настенные розетки. Они получил свое название за изменение полярности через регулярные интервалы времени. Обычно в США изменение полярности происходит с частотой 60 Гц, а в остальных странах с частотой 50 Гц. В свою очередь, постоянный ток предоставляется батареями и сохраняет достоянную полярность. В автомобилях и самолетах обеспечивается именно постоянный ток. Блоки питания используются для преобразования переменного тока е постоянный, а также для преобразования напряжения постоянного тока в подходящее напряжение для конкретной системы.
Адаптер переменного или постоянного тока преобразует переменный ток с напряжением 120/240 В или постоянный ток с напряжением 12 В в постоянный токе подходящим для работы системы напряжением. Проблема заключается в том, что потребляемое напряжение находится в пределах от 2 до 24 В (хотя большинство систем используют напряжение 15 или 16 В) и существует несколько типов переходников и разъемов. Иногда в различных системах используется один и тот же тип разъема, по контакты имеют противоположную полярность! Возможность использования различных полярностей и напряжений в разъемах одинакового
типа может привести к повреждению ноутбука в случае подключения блока питания неподходящего типа. Важно иметь блок питания, предназначенный для использования с конкретной системой. Если оригинальный адаптер будет утерян или прекратит работать, заказ такого же блока питания от производителя системы позволит гарантированно получить совместимое устройство. Обычно большинство производителей предлагают адаптеры переменного тока, а некоторые продают и адаптеры постоянного тока (для автомобилей и самолетов).
При подключении внешнего блока питания к ноутбуку существует четыре основных свойства, на которые стоит обратить внимание.
Выходное напряжение. Все ноутбуки работают на постоянном токе с напряжением от 2 до 24 В, а большинство из них с напряжением 15 или 16 В. Подача неправильного напряжения может привести (хотя и не обязательно) к повреждению компьютера, в зависимости от возможностей внутренних стабилизаторов и схем зарядки батарей.
Постоянный ток. Большинство устройств (например, портативные компьютеры) работают на постоянном токе, ею некоторыми устройствами используется переменный ток. Подключение адаптера, выдающего переменный ток, к устройству, работающему на постоянном токе (или наоборот), скорее всего приведет к повреждению устройства.
Размер и форма штекера питания. Очевидно, что правильный размер и форма штекера питания необходимы для подключения его в разъем и обеспечения надежного контакта.
Полярность штекера питания (только для постоянного тока). Штекер питания обычно имеет внешний и внутренний проводники. Внутренний п[х>водник может иметь положительную или отрицательную полярность (большинство штекеров с положительным внутренним проводником). Если штекером применяется неподходящая полярность, это может привести к повреждению устройства.
Обычно на корпусе адаптера электропитания указываются входное и выходное напряжения, тип и мощность постоянного тока и полярность контактов (последнее с помощью небольшой диаграммы). К сожалению, несмотря на предоставление подробной информации, на адаптерах редко указывается, с каким устройством они поставлялись и каковы требования к источникам питания. Если перепутать несколько адаптеров, то определить, какой адаптер относится к определенному устройству, будет сложно. Именно поэтому рекомендуется пометить каждый адаптер, чтобы точно знать, для какого устройства он предназначен, и нанести метку на само устройство. Достаточно наклеить небольшой кусочек клейкой ленты на устройство и записать на нем спецификации и производителя адаптера, а также номер модели.
В случае путаницы или утраты адаптера можно обратиться к документации на устройство, в котором указываются спецификации источника питания. В некоторых случаях в документации этой информации нет. Например, недавно мне пришлось использовать внешний накопитель с интерфейсом FireWire, который имел внешний блок питания. Основной блок питания был утерян, а в документации указывалось, что устройством потребляется постоянный ток напряжением 9 В. Информация о полярности контактов в документации отсутствовала. Я приобрел универсальный адаптер, который был оснащен несколькими штекерами и позволял устанавливать разные напряжения. Я нашел подходящий штекер и установил напряжение равным 9 В. Правильная полярность контактов не вызывала сомнений, так как ни на устройстве, ии в документации эта информация не указывалась. Так как большинство устройств имеют положительный внутренний проводник, я соответствующим образом настроил универсальный адаптер и подключил его к накопителю. Через пару секунд из накопителя появился дым! Следовательно, полярность контактов штекера оказалась неправильной, но что-то менять было уже поздно. Но если бы я правильно отметил адаптер и устройство сразу после открытия упаковки, этого могло не произойти.
Безусловно, использовать оригинальные адаптеры питания, предоставляемые вместе с компьютером или другим устройством, гораздо предпочтительнее. Однако ряд компаний производят универсальные адаптеры переменного или постоянного тока, поддержи ваюЕдие
заменяемые штекеры и настраиваемое напряжение (рис. 7.1). Возможно, лучшим универсальным адаптером является ChargeSource, производимый компанией Cotnarco и распространяемый компанией Targus.
В адаптерах ChargeSource используется запатентованная конструкция со сменными штекерами (PowerTips), позволяющими выбирать подходящее напряжение и полярность в зависимости от устройства. Благодаря сменным штекерам для розеток переменного тока адаптер может работать от любой сети как в США, так и в других странах. Адаптером для постоянного тока поддерживаются стандартные разъемы 12 В, используемые в самолетах или автомобилях (рис. 7.2).
.ш.ш|
Рис. 7.1. Универсальный адаптер переменного тока ChargeSource со сменными штекерами
Рис. 7.2. Универсальный адаптер постоянного тока ChargeSource со сменными штекерами
Адаптеры ChargeSource имеют толщину в полдюйма и весят 8,5 унции (вместе с кабелями). Они совместимы со многими портативными компьютерами, PDA или мобильными теле<[)онами. Мощность адаптеров — до 70 Вт, чего вполне достаточно для большинства портативных компьютеров. Обратите внимание, что существуют модели портативных компьютеров, которые потребляют мощность 120 Вт, а использование адаптера в условиях повышенной нагрузки может привести к его перегреву. Некоторые адаптеры продаются с базовыми штекерами, а менее распространенные штекеры продаются отдельно, что позволяет работать с любой портативной системой, доступной на рынке. Имея подходящий штекер можно приспособить универсальный адаптер для работы с мобильными телефонами, PDA, цифровыми камерами, портативными принтерами и т.д. Сменные штекеры PowerTips могут использоваться как с универсальным адаптером сети переменного тока, так и с адаптером для самолетов/автомобилей. Оба адаптера распространяются компанией Targus и продаются множеством компаний.
Дополнительная информация об адаптерах ChargeSource представлена на следующих Web-узлах:
www.comarco.com;
www.chargesource.com;
www.targus.com.
Рекомендуется иметь хотя бы один запасной адаптер питания, так как большинство источников питания работают с большой нагрузкой и с некоторой вероятностью могут отказать в любой момент, что лишит возможности использовать систему и даже подзаряжать батареи. Имеет смысл брать с собой в дорогу два адаптера питания, а третий оставлять на рабочем столе вместе с репликатором портов. Таким образом, после возвращения достаточно будет только подключить компьютер к репликатору.
Батареи,
Одним из основных преимуществ портативного компьютера является возможность работать от батарей. Даже если ноутбук большую часть времени работает в стационарном режиме, возможность мгновенного переключения на питание от батареи эквивалентна наличию в компьютере блока бесперебойного питания. Обычны/! блок, предназначенный для работы настольного ПК с монитором, может стоить около 500 долларов. При этом, если понадобится поддерживать работу ПК больше нескольких минут, придется купить еще более дорогой блок бесперебойного питания. Батареи современных ноутбуков несколько раз спасали меня при неожиданных отключениях электроэнергии. В то время как пользователи настольных компьютеров немедленно прекратят работу (потеряв всю несохраненную информацию), пользователи портативных компьютеров с полностью заряженной батареей смогут продолжать работу в течение еще 3-6 часов. Хотя обычный ноутбук стоит примерно вдвое дороже (или больше) обычного настольного компьютера с сопоставимой производительностью, следует принять во внимание, что покупка блока бесперебойного питания для настолько ПК может повысить общую стоимость системы до стоимости ноутбука.
Многие пользователи даже не догадываются, что в портативный компьютер встроено три различные батареи:
основная батарея (или батареи);
батарея "спящего” режима/режима ожидания;
батарея энергонезависимой памяти (СМО5)/микросхемы часов.
Первые две батареи поддерживают перезарядку. В некоторых компьютерах батарея спящего режима/режима ожидания, используемая для питания оперативной памяти в течение ограниченного периода времени, не устанавливается; вместо нее используется основная батарея. Рекомендуется всегда сохранять рабочие данные перед переключением в один из режимов энергосбережения, так как после разряда основной батареи или батареи спящего режи-
ма/режима ожидания содержимое оперативной памяти будет утрачено. Батарея спящего режима/режима ожидания увеличивает время работы системы и автоматически подзаряжается при включении питания. К сожалению, при полном разряде основной батареи система отключается и все несохраненные данные пропадают.
Многие системы обладают дополнительным режимом Hibernate, при переходе в который содержимое оперативной памяти копируется на диск и питание системы отключается. Пока компьютер находится а данном режиме, энергия не потребляется и ноутбук может быть отключен неограниченное время. Для доступа к данным достаточно просто нажать кнопку питания. Обратите внимание, что при переходе в режим Hibernate существует риск утраты несохранеиных данных, поэтому всегда сохраняйте данные, с которыми велась работа.
Батарея энергонезависимой памяти (СМО5)/микросхемы часов
Обычно в ноутбуках устанавливается микросхема, обеспечивающая работу часов реального времени и содержащая 64 байт энергонезависимой памяти (NVRAM). Официально микросхема называется RTC/NVRAM, однако чаще упоминается как CMOS или CMOS RAM, поскольку для производства микросхемы используется технология CMOS. Микросхемы CMOS отличаются исключительно низким энергопотреблением, а микросхема часов и энергонезависимой памяти работает от батареи в течение нескольких лет. Эта микросхема обычно встраивается в модуль South Bridge или hub-контрол лер ввода-вывода системной платы.
Назначение микросхемы часов реального времени очевидно: часы позволяют программе считывать время и дату, а также хранят их значения, пока система отключена. Энергонезависимая память имеет другую функцию. Она проектируется для хранения основных параметров системы, включая объем установленной памяти, тип накопителей, конфигурацию подсистемы Plug and Play, пароли на включение и другую информацию. Большинство наборов микросхем содержит энергонезависимую память объемом 256 байт, из которого на часы выделяется 14 байт.
Микросхема часов/энергонезависимой памяти при отключении питания получает энергию от батареи. Батарея позволяет хранить данные в энергонезависимой памяти и предоставляет необходимую энергию для работы часов реального времени. В большинстве ноутбуков применяется литиевая батарея, обладающая большим сроком работы, особенно при низком энергопотреблении микросхемы часов/энергонезависимой памяти. Обычно используются батареи серии 20хх (диаметром 20 мм и различной толщины) в двух вариантах, каждый из которых отличается внутренним содержимым. На рис. 7.3 показана литиевая батарея CR20xx.
Рис. 7.3. Литиевая батарея CR20xx в разрезе
В табл. 7.1 приведены спецификации литиевых батарей серии 20хх.
Таблица. 7.1. Спецификации литиевых батарей серии 20кх
Тип
Напряжение, В
Емкость, мА»ч
Диаметр, мм
Высота, мм
—
BR2016
3,00
75
20,00
1,60
BR2O20
3,00
100
20.00
2,00
BR2O32
3.00
190
20,00
3,20
—
—
—
—
—
CR2O12
3,00
55
20,00
1,20
CR2O16
3,00
90
20,00
1,60
CR2025
3,00.
165
20,00
2,50
CR2O32
3,00
220
20,00
3.20
BR — монофлорид углерода.
CR — диоксид марганца.
Серии CR и BR обычно взаимозаменяемы, поскольку незначительно отличаются химической реакцией и производительностью. Тип CR более доступен в продаже и обеспечивает большую энергоемкость. Тип BR применяется при более высоких температурах (более GO С или 140 F).
Время работы батареи может быть рассчитано с помощью деления емкости на потребляемый ток. Например, типичная батарея CR2032 имеет емкость 220 мА ч (миллиампер-часов), а микросхема часов/энергонезависимой памяти набора микросхем Intel 855 (предназначенного для ноутбуков на основе процессора Pentium М) потребляет 5 мка (микроампер) при отключенном питании. Для портативного компьютера на основе процессора Pentium М, набора микросхем Intel 855 и батареи CR2032 время работы батареи может быть рассчитано таким образом:
220 000 мА ч /5 мкА - 44 000 ч = 5 лет.
Если воспользоваться батареей меньшей мощности (CR2025), время ее работы будет рассчитываться по такой формуле:
165 000 мА ч / 5 мкА = 33 000 ч - 3,7 лет.
Время работы батареи отсчитывается с момента заводской сборки ноутбука. К моменту продажи компьютера батарея может проработать уже несколько месяцев, даже если компьютер новый. Кроме того, батарея иногда частично разряжается еще до установки в систему, а повышенная температура при ее хранении и во время работы компьютера способна повлиять на срок службы батареи. Поэтому реальные показатели работоспособности батареи могут быть меньше теоретических.
С сокращением заряда батареи снижается напряжение, что может повлиять на точность часов реального времени. Большинство литиевых батарей номинально работают с напряжением 3 В, но фактически напряжение новой батареи оказывается несколько выше. Если часы в системе идут недостаточно точно (например, отстают), проверьте напряжение батареи энергонезависимой памяти. Наибольшая точность достижима при напряжении батареи, равном или большем 3 В. Стабильное напряжение литиевых батарей обычно поддерживается до полного использования заряда, после чего напряжение снижается очень быстро. Батарея с напряжением менее 3 В подлежит замене, даже если запланированный срок ее замены еще не подошел.
Основная батарея
Относительно недолгой срок работы от батарей — одна из основных причин жалоб пользователей портативных компьютеров. Различными компаниями была проведена большая работа по улучшению функций управления питанием и повышению эффективности современных ноутбуков. Кроме того, батареи многих ноутбуков созданы по передовым технологиям, например
литий-ионной. Тем не менее, появление более быстродействующих процессоров, увеличение объема устанавливаемого ОЗУ, жестких дисков и внедрение активных матриц с большой диагональю оставило время автономной работы от батарей на прежнем невысоком уровне.
Мечта многих пользователей ноутбуков такая же, что и несколько лет назад: полнофункциональная портативная система, работающая от одной батареи на протяжении 8-10часов, что важно при долгом трансконтинентальном перелете. В некоторых самолетах есть разъемы питания с напряжением 12 В, подобные разъемам питания в автомобилях, благодаря чему время работы от батареи особой роли не играет. Однако для достижения истинной автономности приходится брать две или больше батареи для обеспечения непрерывной работы хотя бы в течение шести часов. Технологии энергосбережения продолжают развиваться, одновременно с требованиями к питанию современных компьютеров. Среднее время работы от батареи составляет 2-4 часа; на это влияет тип жесткого диска, диагональ экрана, объем ОЗУ, частота процессора, интегрированные динамики и накопители на компакт-дисках и DVD. Производители ноутбуков смогли улучшить управление питанием через выборочное отключение компонентов, которые не используются в текущий момент, в то время как энергопотребление последних существенно возросло. Функции управления питанием заложены в современную архитектуру портативных компьютеров Intel Centrino, включающую в себя процессор, набор микросхем и беспроводной адаптер локальной сети.
Учитывая популярность ноутбуков на базе Centrino, можно с высокой долей вероятности предположить, что многие потребители выбрали мощные портативные компьютеры с увеличенным средним сроком работы от батареи вместо систем, работающих от б до 10 часов, но не обладающих многими типовыми возможностями.
Тем пользователям, которым жизненно необходим ноутбук, непрерывно работающий 6-10 часов, можно посоветовать летать самолетами, сиденья в которых оснащены разъемами для подключения блоков питания ноутбуков.
Типы батарей
Технология производства батарей играет важную роль в вопросе энергопотребления портативных компьютеров. Большинство современных ноутбуков оснащены батареями одного из четырех основных типов:
никель-кадмиевыми (NiCd);
и икель - метал л - гидр идными (Ni М Н);
литий-ионными (Li-ion);
литий-ион-полимерными (LI Р или Li-Poly).
В табл. 7.2 приведено сравнение различных типов батарей.
Таблица 7,2. Типы и спецификации аккумуляторов
Спецификация
NiCd
NiMH
Li-ion
Li-poly
Плотность энергии, Вт ч/кг
60
90
140
120
Среднее время цикла перезарядки
1500
400
400
400
Номинальное напряжение батареи, В
1.2
1.2
3,6
3,6
"Эффект памяти"
Да
Да
Кет
Нет
Рейтинг относительной стоимости
1
1,2
2
2
Время быстрой зарядки, ч
1
3
3
3
Опасность чрезмерной зарядки
Средняя
Высокая
Очень высокая
Высокая
Саморазряд (е месяц), %
20
30
10
10
Год внедрения
1950
1990
1991
1999
Далее рассматриваются возможности и преимущества каждого типа батарей.
Никель-кадмиевые батареи (NiCd)
Имея наиболее почтенный возраст, никель-кадмиевые батареи (NiCd или Ni-Cad) редко используются в ноутбуках (хотя в некоторых компьютерах они используются и качестве батарей спящего режима/режима ожидания). Эти батареи обладают высокими показателями допустимой нагрузки по току, но сохраняют меньше энергии, чем батареи на базе остальных технологий, что приводит к сокращенному времени работы ноутбуков при питании от NiCd- батарей. В целом такие батареи отличаются выносливостью в аспекте максимально возможного числа циклов зарядки/разрядки с меньшей степенью деградации энергоемкости при их правильной эксплуатации.
Время работы от никель-кадмиевой батареи может сократиться максимум на 40%, если батарею периодически нс разряжать или часто заряжать сверх меры. Избежать повреждения этих батарей позволяет периодическая разрядка до 1 В и менее (достаточно полной разрядки раз и месяц). Несмотря на так называемый эффект памяти, никель-кадмиевые батареи достаточно хорошо сохраняют заряд в состоянии покоя, теряя около 20% заряда в течение месяца. Эффект памяти связан с изменениями в кристаллических структурах внутренних компонентов батареи. При периодической неполной разрядке с последующим зарядом батарей такие кристаллические структуры начинают расти, сокращая площадь поверхности, а значит, и энергоемкость батареи. Периодическая полная разрядка позволяет восстановить батарею, разрушая кристаллы и восстанавливая энергоемкость.
Нике ль-кадмиевые батареи поддерживают около 1500 циклов разрядки/зарядки, а высокий выдаваемый ток делает такие батареи идеальными в портативных приемопередатчиках или других устройствах, где повышенные требования к энергоемкости имеют место в течение ограниченных периодов времени. Напряжение никель-кадмиевых батарей оставляет 1,2 В ва ячейку. В портативных компьютерах батареи обычно формируются из шести или семи ячеек, которые в комбинации выдают 8,4 или 9,6 В. Несмотря иа устойчивость, низкая энергетическая плотность (приводящая к малому времени работы от батареи) не позволила NiCd- батареям стать популярными в мире ноутбуков; в современных ноутбуках они не используются. Кадмий, содержащийся в них, считается токсичным металлом, поэтому такие батареи после окончания срока службы требуют особой переработки.
Никель-металл-гидридные батареи (NiMH)
Эти батареи стали распространенным заменителем никель-кадмиевых батарей в ноутбуках. В таких батареях используется то же напряжение ячейки (1,2 В), они имеют аналогичную форму и для их зарядки используется оборудование с такими же характеристиками, что и в устройствах для зарядки NiCd-батарей. Хотя NiMH-батареи стоят на 20% больше, чем NiCd, их энергетическая плотность примерно на 40% больше, за счет чего увеличивается время работы ноутбуков. Такие батареи менее подвержены эффекту памяти, возникающему при неправильных разрядке и зарядке. Кроме того, в пикель-металл-гидридных батареях не используется токсичный кадмий, применяемый в никель-кадмиевых батареях.
Кроме незначительно большей стоимости, другим недостатком н и ке л ь-металл - гидри дпых батарей является меньшее количество циклов зарядки/разрядки. Другими словами, при большем на 40% времени работы компьютера от батареи сама батарея служит намного меньше, обычно выдерживая около 400 циклов до потери способности удерживать заряд. Кроме того, такие батареи обладают меньшим рекомендованным током разрядки, чем никелькадмиевые батареи (одна пятая против половины указанной емкости), и большую скорость саморазрядки. Также никель-металл-гидридные батареи требуют в два раза больше времени на перезарядку, чем никель-кадмиевые.
Хотя такие батареи и используются в некоторых ноутбуках, в настоящее время их можно найти лишь в самых дешевых моделях. В ноутбуках среднего и высокого класса применяются литий-ионные батареи.
Литий-ионные батареи (Li-Ion)
В качестве современного промышленного стандарта литий-ионные батареи обеспечивают более продолжительное время автономной работы ноутбука, чем никель-кадмиевые и никель- металл-гидридиые технологии. Литий-ионные батареи нельзя зарядить сверх меры (благодаря специальному заряжающему оборудованию), они хорошо удерживают заряд. Они имеют исключительно высокую энергетическую плотность, поэтому батарея определенного размера может хранить большее количество энергии, чем батареи на основе других технологий, поскольку литий является одним из самых легких металлов.
Литий-ионные батареи в ноутбуках представляют собой блоки батарей, состоящих из нескольких ячеек. Каждая ячейка выдает напряжение от 2,5 В (разряженная батарея) до 4,2 В (полностью заряженная батарея) и обычно имеет номинальное напряжение 3,6 В. Ячейки формируют блоки батарей, включающие от 2 до 12 ячеек, организованных в параллельные и последовательные подключения с (номинальным) напряжением 7,2/10,8/14,4 В. Батареи обычно имеют емкость 2000-6600 мА-ч и более. Безусловно, чем больше емкость датами, тем дольше проработает ноутбук в автономном режиме.
Литий — нестабильное вещество, и первые литий-ионные батареи имели ряд проблем. После нескольких циклов зарядки/разрядки оказалось, что металлический литий кристаллизовался на литиевом электроде, что потенциально приводило к резкой экзотермической реакции. Вентиляционное отверстие в корпусе батареи позволяло избежать взрыва, но в результате реакции батарея извергала горячие газы или пламя, которые повреждали оборудование или даже обжигали находящихся рядом людей. Несколько случаев перегрева и возгорания батарей привели к изменению основного дизайна батарей в начале 1990-х годов.
Следующие модели батарей имели встроенные защитные контуры, которые ограничивали пиковое напряжение ячеек во время зарядки (обычно до 4,3 В или меньше), предотвращали резкое падение напряжения (обычно не ниже 2,5 В) при разрядке, ограничивали максимальный ток зарядки и разрядки и отслеживали температуру ячейки. Такие схемы безопасности позволили практически исключить вероятность температурных всплесков и активных реакций. Именно поэтому отдельные ячейки не продаются частным лицам. В продаже присутствуют только уже собранные батарейные блоки со встроенными механизмами зашиты.
В различных типах литий-ионных батарей используются разные активные материалы для положительного и отрицательного электродов. Для положительного электрода применяется кобальт (такие батареи дают более сильный ток) или марганец (для менее сильного тока). Отрицательный электрод делается из кокса или графита. Оба материала имеют немного отличающийся профиль разрядки.
Основное преимущество литий-ионных батарей состоит в их высокой энергетической плотности, обеспечивающей большее время работы ноутбука. Кроме Того, литий-ионные батареи обладают низкой степенью саморазрядки, поэтому сохраняют заряд более продолжительное время. Наконец, такие батареи не требуют дополнительного обслуживания; им не требуется периодическая полная разрядка, как никель-кадмиевым или никель-металл - гидридным батареям. На самом деле, в отличие от последних, разрядка литий-ионных батарей приводит к более быстрому использованию их ресурса.
Литий-ионные батареи обладают определенными недостатками, начиная с высокой стоимости и заканчивая необходимостью наличия встроенных защитных контуров, обеспечивающих безопасную работу. Как и никель-металл-гидридные, литий-ионные батареи обладают ресурсом в 400 циклов зарядки/разрядки, после завершения которых батарея теряет способность удерживать заряд. Но, возможно, самым серьезным недостатком является неконтролируемое ‘'старение”. Это значит, что примерно через год работы батарея потеряет значительную часть энергоемкости независимо от того, как часто она использовалась. Через два или три года батарея вообще ire сможет удерживать заряд, даже если не использовалась. Поэтому избегайте приобретения литий-ионных батарей, бывших в употреблении. Кроме того, при работе с ноутбуком
больше двух лет, скорее всего, придется приобретать новую (дорогую) основную батарею независимо от того, как активно использовалась (или не использовалась) старая батарея.
Наконец, в отличие от никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных батарей, которые могут использоваться в компьютерах без модификации цепей питания, литий-ионные батареи могут применяться только в специально предназначенных для них системах. Необходимость в специальных методах зарядки литий-ионной батареи приводит к тому, что ее установка в систему, предназначенную для работы с никель-кадмиевыми и никель-металл- гидридными батареями, может повлечь за собой отключение батареи контуром защиты (в некоторых случаях батарея отключается навсегда).
Хотя литий-ионные батареи являются самыми дорогими и требующими особого обращения среди всех четырех типов батарей, они используются практически во всех (кроме самых дешевых) современных ноутбуках.
Литий-ион-полимерные батареи (LIP или Li-Poly)
Это четвертый тип батарей, который разрабатывался в течение последних лет и лишь недавно появился на рынке. Этому типу батарей еще придется завоевывать популярность среди пользователей портативных компьютеров. Литий-ион-полимерные батареи производятся из ячеек, основанных на литий-ионах и оксиде кобальта. При этом задействуется закрытый полимерный электролит, который позволяет формировать ячейки в виде плоского листа толщиной около 1 мм любой площади. Это позволяет создавать очень тонкие батареи, которые можно разместить в местах, которые раньше сложно было себе представить, например за жидкокристаллическим экраном. Литий-ион-полимерные батареи обеспечивают меньшую энергетическую плотность, чем литий-ионные батареи, принося емкость в жертву меньшему размеру и весу. Кроме меньшего размера, веса и энергетической плотности, они обладают всеми свойствами литий-ионных батарей.
Литий-иoil-полимерные батареи обычно используются в мобильных телефонах, PDA и других небольших устройствах. Меньшая по сравнению с литий-ионными батареями энергетическая плотность препятствует широкомасштабному использованию L1 Р-батарей в ноутбуках.
Обслуживание батарей
Никель-кадмиевые и н и кель-металл-снарядные батареи лучше всего работают после полной разрядки перед их зарядкой. Батареи, которые не использовались несколько месяцев, должны быть восстановлены с помощью нескольких циклов полной разрядки/зарядки. Для этого можно оставить ноутбук включенным до момента автоматического отключения; существуют специальные утилиты восстановления батарей, которые позволяют автоматизировать этот процесс.
Хотя литий-ионные батареи восстанавливать не нужно (на самом деле такая процедура только сократит срок службы батареи, используя оставшиеся циклы зарядки/разрядки), бывают случаи, когда цикл полной разрядки/зарядки оказывается полезным. Все современные батареи для ноутбуков содержат специальные контуры, позволяющие определить оставшееся время работы батареи.
Если батарея остается полностью заряженной длительный период времени, то индикатор заряда батареи может оказаться неточным. В результате система отключается еще до того, как индикатор достигнет нулевой отметки. Выполнение полной разрядки и зарядки батареи позволяет сбросить показания индикатора и вернуть синхронизацию с фактическим состоянием батареи.
Еще одним признаком необходимости полного цикла разрядки является прекращение зарядки до достижения индикатором показателя 100%. Решением проблемы также будет несколько циклов зарядки/разрядки. Литий-ионные батареи поддерживают большее напряжение при разрядке (2,5-3 В вместо 1 В у никель-кадмиевых батарей), но из-за контуров индикации эффект рассинхронизации все равно остается заметным.
К сожалению, приобретение более емкой батареи не гарантирует увеличения срока автономной работы ноутбука. Потребление энергии зависит от аппаратных компонентов, про-
граммиых технологий управления питанием и емкости самой батареи. Некоторые производители, переходя от использования никель-метал л-гидридных батарей к литий-ионным, рассматривают этот шаг как возможность увеличения объема свободного пространства внутри корпуса ноутбука. Производители считают, что, если используется более эффективная технология создания батарей, значит, батареи меньшего размера обеспечивают аналогичный у ровен ы гроизводител ьноет и.
Технологии производства батарей отстают в развитии от всех остальных подсистем портативного компьютера. Увеличение функциональности ноутбуков привело к существенному возрастанию их энергопотребления за последние несколько лет. Подсистема энергообеспечения с трудом "поспевает” за ростом потребностей остальных подсистем. В дорогих ноутбуках время работы от батареи, составляющее три часа, — это прекрасный показатель, причем с использованием всех технологий управления питанием.
Еще один способ увеличения времени работы ноутбука от батарей состоит в установке в систему двух батарей. Универсальные отсеки некоторых ноутбуков дают возможность заменить дисковод на гибких дисках или CD-ROM на второй батарейный блок, что примерно в два раза увеличивает время работы компьютера от батарей.
Основные надежды пользователей и производителей портативных систем, будь то мобильные телефоны, PDA, смартфоны или ноутбуки, связаны с технологией топливных элементов, масштабное внедрение которой планируется начиная с 2008 года. Ноутбук, работающий на топливных элементах, получит время автономной работы, ранное 20-40 часам.
Управление питанием
Под управлением питанием понимают способность портативной системы автоматически переходить в режим сохранения энергии во время простоя. Существует два основных механизма управления питанием. Оригинальный стандарт называется расширенным управлением питанием (Advanced Power Management — АРМ) и поддерживается большинством систем со времен выхода компьютеров на сх’нове процессоров Intel 386 и Intel 486. В современных компьютерах управление питанием реализовано на основе интерфейса ACPI (Advanced Configuration and Power Interface), разработанного в 1998 году. Большинство компьютеров, проданных в 1998 году и позднее, поддерживают управление питанием на основе интерфейса ACPI. При использовании АРМ основное управление возлагается на аппаратное обеспечение и операционная система (или другое программное обеспечение) не имеет реального контроля над подсистемой питания. Благодаря интерфейсу ACPI управление питанием осуществляется встроенными средствами BIOS и операционной системы, при этом соответствующие функции управления питанием становятся доступными всем приложениям.
Различные компоненты компьютера не обязательно должны работать постоянно и в целях энергосбережения в ноутбуках отключаются те компоненты, которые не используются в текущий момент времени. Если файл, открываемый в текстовом редакторе, полностью загружается в оперативную память, незачем поддерживать вращение жесткого диска.
После определенного времени простоя подсистема управления питанием может припарковать головки жесткого диска и остановить вращение пластин до того момента, пока пользователь не сохранит файл или не даст другую команду, требующую обращения к жесткому диску. Все остальные компоненты, включая приводы гибких и компакт-дисков, а также адаптеры PC Card, могут быть обесточены на время простоя, что значительно сокращает потребление энергии.
Большинство портативных компьютеров обладают системными режимами энергосбережения, которые приостанавливают работу всего компьютера. Названия таких режимов могут различаться, но обычно используются два режима, которые отличаются тем, подается питание к оперативной памяти или нет. В режиме ожидания (Suspend) питание отключается от всей системы, кроме оперативной памяти, после определенного времени простоя компонентов системы. В данном режиме потребляется минимальный объем энергии и работоспособность системы восстанавливается за несколько секунд, что очень мало по сравнению с пол-
ным циклом загрузки компьютера. При переходе в спящий режим (Standby) оперативная память получает энергию от основной батареи, а если ее заряд закончился, то от специальной батареи. Последняя может питать оперативную память в течение нескольких минут или даже часов, в зависимости от ее емкости и состояния. Именно поэтому рекомендуется сохранять данные перед переходом в спящий режим.
Кроме того, некоторыми ноутбуками поддерживается режим "анабиоза" (Hibernate), в котором содержимое памяти записывается в специальный файл на жестком диске и система полностью отключается, теряя содержимое оперативной памяти. В режиме Hibernate компьютер вообще не потребляет энергии батарей, поэтому теоретически может находиться в данном режиме неограниченное время. После включения питания компьютера содержимое файла Hibernate записывается в оперативную память и система восстанавливается в то состояние, в котором находилась до перехода в режим Hibernate. Процесс восстановления занимает немного больше времени, чем восстановление из режима ожидания, однако отключение питания модулей памяти позволяет сохранить больше энергии. При использовании любого из описанных режимов система восстанавливается быстрее, чем при обычной загрузке.
Замечание В некоторых компьютерах файл подкачки для режима Hibernate расположен а специальном разделе жесткого диска. Если раздел поврежден, для его восстановления может потребоваться специальная утилита от производителя компьютера. В операционных системах Windows Me, Windows 2000 и Windows ХР создается собственный файл Hibernate.
Описанные режимы представлены в стандарте АРМ, который совместно разрабатывался компаниями Microsoft и Intel и определяет интерфейс между драйвером политики управления питанием операционной системы и программным обеспечением управления питанием, специально предназначенным для работы с определенным аппаратным обеспечением. Обычно интерфейс реализуется в BIOS системы.
Усовершенствованная система управления питанием
Стандарт усовершенствованной системы управления питанием (Advanced Power Management— АРМ) разработан компанией Intel совместно с Microsoft и определяет ряд интерфейсов между аппаратными средствами управления питанием и операционной системой компьютера. Полностью реализованный стандарт АРМ позволяет автоматически переключать компьютер между пятью состояниями, в зависимости от текущего состояния системы. В приведенном ниже списке состояния системы расположены в соответствии с уменьшением потребления энергии.
Full On (система включена). Система полностью включена.
A PM Enabled (акт и в и з и рова н режи м п р и остан ов ки ). С лете м а работает, н е котор ые устройства являются объектами управления для системы управления питанием. Неиспользуемые устройства могут быть выключены, может быть также остановлена или замедлена (т.е. снижена тактовая частота) работа тактового генератора центрального процессора.
АРМ Standby (резервный режим). Система не работает, большинство устройств находятся в состоянии потребления малой мощности. Работа тактового генератора центрального процессора может быть замедлена или остановлена, но необходимые параметры функционирования хранятся в памяти. Пользователь или операционная система могут запустить компьютер из этого состояния почти мгновенно.
АРМ Suspend (режим приостановки). Система не работает, большинство устройств пассивны. Тактовый генератор центрального процессора остановлен, а параметры функционирования хранятся на диске и при необходимости могут быть считаны в память для восстановления работы системы. Чтобы запустить систему из этого состояния, требуется некоторое время.
Off(система отключена). Система не работает. Источник питания выключен.
Для реализации режимов АРМ требуются аппаратные средства и программное обеспечение. Источниками питания ATX можно управлять с помощью сигнала PowerjOn и факультативного разъема питания с шестью контактами. (Необходимые для этого команды выдаются программой.) Изготовители также встраивают подобные устройства управления в другие элементы системы, например в системные платы, мониторы и дисководы.
Операционные системы (такие, как Windows), которые поддерживают АРМ, при наступлении соответствующих событий запускают программы управления питанием, "наблюдая" за действиями пользователя и прикладных программ. Однако операционная система непосредственно не посылает сигналы управления питанием аппаратным средствам.
Система может иметь множество различных аппаратных устройств и программных функций, используемых при выполнении функций АРМ. Чтобы решить проблему сопряжения этих средств, в операционной системе и аппаратных устройствах предусмотрен специальный абстрактный уровень, который облегчает связь между различными элементами архитектуры АРМ.
При запуске операционной системы загружается программа — драйвер АРМ, который связывается с различными прикладными программами и программными функциями. Именно они запускают действия управления питанием, причем все аппаратные средства, совместимые с АРМ, связываются с системной BIOS. Драйвер АРМ и BIOS связаны напрямую; именно эту связь использует операционная система для управления режимами аппаратных с|тедств.
Таким образом, чтобы функционировали средства АРМ, необходим стандарт, поддерживаемый схемами, встроенными в конкретные аппаратные устройства системы, системная BIOS и операционная система с драйвером АРМ. Если хотя бы один из этих компонентов отсутствует, АРМ работать не будет.
Усовершенствованная конфигурация и интерфейс питания
Впервые усовершенствованная конфигурация и интерфейс питания (Advanced Configuration and Power Interface — ACPI) были реализованы в современных BIOS и операционных системах Windows 98 и более поздних. Если BIOS вашего компьютера поддерживает систему ACPI, то все управление питанием передается операционной системе. Это упрощает конфигурирование параметров, все они находятся в одном месте — в операционной системе. Теперь для конфигурирования параметров системы управления питанием не нужно устанавливать соответствующие параметры в BIOS. Система ACPI реализована только в самых новых компьютерах.
Совет
Если управление питанием является причиной неправильной работы операционной системы или машинных сбоев, проще всего отключить АРМ с помощью системной BIOS. В большинстве базовых систем ввода-вывода, в которых предусмотрена поддержка АРМ, имеется опция отключения средств АРМ. Она позволяет разорвать цепочку, связывающую операционную систему и аппаратные средства. Средства управления питанием работать в этом случае не будут. Можно достигнуть того же эффекта, удалив драйвер АРМ из операционной системы. Однако средства самонастройки Windows 9х обнаруживают аппаратные средегаа АРМ системы всякий раз. когда вы перезагружаете компьютер, и стремятся повторно установить драйвер АРМ.
Отключение системы управления питанием в Windows осуществляется с помощью пиктограммы Управление электропитанием (Power Management) о окне Панель управления (Control Panel).
Передача управления питанием операционной системе значительно упрощает взаимодействие с приложениями. Например, программа может сообщить операционной системе о выполнении критически важной операции, требующей немедленной активизации жесткого диска. При этом выполнение некоторых стандартных операций может быть отложено до следующей активизации жесткого диска по более важной причине. Например, текстовый редактор может быть настроен на автоматическое фоновое сохранение файлов. Эта операция может быть отложена операционной системой, поддерживающей ACPI, до активизации диска по другой причине, что позволяет сократить количество случайных включений шпинделя жесткого диска.
Интерфейс APCI значительно превосходит по своим характеристикам предыдущий стандарт АРМ, в котором описаны методы энергосбережения для процессоров, жестких дисков и экрана. ACPI поддерживает не только управление питанием, ио и настройку программного обеспечения Plug and Play для всей системы. При использовании ACPI настройка системы (Plug and Play) и управление питанием осуществляются не BIOS, а операционной системой.
Интерфейс ACPI позволяет системе автоматически включать или выключать питание внутренних компонентов (например, дисководов на компакт-дисках, сетевых адаптеров, жестких дисков и модемов), а также внешних устройств (например, принтеров, мониторов, устройств, подключенных к последовательному или параллельному порту, шине USB, видеоадаптеру или другим портам системы). С помощью ACPI периферийные устройства включают питание системы или восстанавливают ее работу из режима ожидания. Это важно, например, для программы телефонного автоответчика, которой требуется ответ на телефонный звонок в течение одной секунды. Даже если пользователь нажмет кнопку отключения питания, система перейдет в настроенный энергосберегающий режим, позволяющий выполнить требование приложения автоответчика.
Благодаря ACPI архитекторы мобильных систем реализуют функции управления питанием, совместимые с различным аппаратным обеспечением, причем для это требуется лишь один драйвер операционной системы. Кроме того, для предоставления операционной системе независимого интерфейса настройки и управления Plug and Play в ACPI используются структуры данных Plug and Play BIOS.
В стандарте ACPI определено несколько статусов и режимов системы. Существует четыре статуса (режима) Global System, обозначенные от GO до G3. Статус GO соответствует полной функциональности системы, а статус G3— механическому отключению питания, Изменения глобальных статусов очевидны для пользователя и влияют на всю систему в целом. Для статуса GO определены четыре режима питания процессора (СО-СЗ) и четыре режима питания устройств (D0-D3) — для каждого устройства в отдельности. В рамках режима процессора СО определены 16 статусов производительности процессора (Р0 - Р15).
Режимы питания устройств активны в том случае, когда система находится в рабочем режиме GO. Режимы устройств могут быть видимы, а могут оставаться незаметными для пользователя. Например, отключение жесткого диска или монитора видно сразу, а отключение модема или другого устройства — нет. Режимы питания устройства не имеют строго определенных методов использования, поскольку все четыре режима поддерживаются далеко не всеми устройствами.
Для режима G1 (глобальный “спящий режим") определено четыре состояния (S1-S4). Глобальный статус G2 программного отключения также называется режимом сна S5. В режиме G2 отключено все питание системы, кроме резервного. Наконец статус G3 (механическое отключение) соответствует полному отключению питания системы.
Ниже приведены определения и схема взаимодействия различных режимов.
GO Working. Стандартное рабочее состояние системы. В этом режиме применяются следующие режимы питания процессора и устройств:
GO/DO Fully-On — все устройства полностью включены и работают;
G0/D1 — в зависимости от устройства используется меньше энергии, чем в режиме DO;
G0/D2 — в зависимости от устройства используется меньше энергии, чем в режиме D1;
G0/D3 Off — устройство отключено (кроме компонентов, обеспечивающих его повторную активизацию).
Режимы питания процессора определяются следующим образом:
G 0/С0 СР U On — нормал ьный режим работы процессора;
GO/Ci Halted — работа процессора приостановлена;
G0/C2 CPU Stopped — генерация тактовой частоты прекращена;
G0/C3 CPU/Cache Stopped —генерация тактовой частоты и обновление кэш-па- мяти прекращены.
G1 Sleeping. Система выглядит как полностью отключенная, но на самом деле находится в одном из “спящих режимов", вплоть до режима Hibernate. Скорость выхода из режима GO зависит от выбора конкретного “спящего режима". В каждом из режимов сохраняются данные и состояние системы, что позволяет полностью восстановить ее работоспособность. В глобальном режиме G1 доступны следующие “спящие режимы":
Gl/Sl Halt — режим простоя с низкими задержками; работа процессора приостановлена, но служебные данные и состояние системы полностью сохранены;
G1/S2 Halt-Reset — напоминает режим S1, но данные процессора и кэш-памяти не сохраняются, а после включения системы проводится повторная инициализация процессора;
GI/S3 Suspend to RAM — все служебные данные системы, кроме содержимого оперативной памяти, теряются; содержимое памяти поддерживается средствами аппаратного обеспечения; после включения системы проводится повторная инициализация п[юцессора и восстанавливается часть данных процессора/кэш-памяти второго уровня;
G1/S4 Suspend to Disk (Hibernate) — служебные данные системы и содержимое оперативной памяти сохраняются на энергонезависимом носителе (обычно в его роли выступает жесткий диск). Для возврата в режим GO необходимо нажать кнопку питания на корпусе, в результате чего начнется загрузка системы и сохраненных данных. Возврат из режима G2/S5 в режим GO сопровождается значительными временными задержками.
G2/S5 Soft Off. Обычный режим отключения питания, активизируемый при выборе команды Завершение работы системы (Shutdown) в операционной системе или нажатии кнопки питания на корпусе компьютера. Система и все устройства отключены от питания, однако системная плата по-прежнему получает резервное питание от блока питания, что позволяет включить компьютер по команде внешнего устройства. Служебные данные аппаратного обеспечения не сохраняются. Для возврата в режим GO система должна быть полностью перезагружена.
G3 Mechanical Off. От системы полностью отключено электропитание. В большинстве случаев это выражается в отключении электрического кабеля. Единственный безопасный режим для разборки системы. Кроме микросхемы часов реального времени и энергонезависимой памяти, остальные компоненты обесточены.
На рис. 7.4 приведена схема различных режимов ACPI.
Рис, 7.4, Режимы ACPI
При стандартом использовании в системе применяются режимы СО и G1. В режиме G1 питание отдельных устройств и процессора может контролироваться с помощью режимов Device Power (DI-D3) и Processor Power (С1-СЗ). Каждое избирательно отключенное устройство может быть включено мгновенно или через пару секунд (например, при раскручивании шпинделей жесткого диска).
Во время простоя системы (при отсутствии сигналов от клавиатуры и мыши) в течение указанного промежутка времени система переходит в режим Global G1, который подразумевает выбор одного из статусов S1-S4. В этих режимах система выглядит выключенной, однако все служебные данные сохранены, что позволяет восстановить предыдущее состояние системы с некоторой задержкой. Например, возврат в режим GO из режима G1/S4 требует больше времени, чем возврат из режима G1/S3.
Как только пользователь нажимает кнопку питания на корпусе компьютера для выключения системы или выбирает команду Завершение работы (Shutdown) в операционной системе, система переходит в режим G2/S5 (Soft Off), При этом служебные данные не сохраняются и система полностью отключена, однако для системной платы обеспечено резервное питание. Полное отключение от сети переменного тока или от батареи приводит к переходу системы в режим G3 — единственно безопасный режим для разборки системы.
При загрузке операционной системы интерфейс ACPI осуществляет ряд проверок для определения того, поддерживается ли ACPI аппаратным обеспечением и BIOS системы. Если поддержка не обнаружена или некорректна, система возвращается к интерфейсу АРМ, Если в процессе загрузки обнаруживается проблема в работе подсистемы управления питанием, система может "зависнуть'’ с отображением красного пли синего экрана и выводом сообщения об ошибке ACPI.
Экран красного цвета означает, что проблема связана с аппаратным обеспечением или BIOS. Синий экран указывает на проблемы в работе программного обеспечения или на проблемы неопределенного характера. Коды ошибок ACPI приведены в табл. 7.3.
Таблица 7.3. Коды ошибок ACPI
Код ошибки
Описание
1ххх
Указывает на ошибку во время инициализации драйвера ACPI и обычно означает, что драйвер не в состоянии прочитать одну или несколько таблиц ACPI
2ххх
4 ххх
5ххх
Указывает на ошибку интерпретатора машинного языка ACPI (AML)
Указывает на ошибку в обработчике событий драйвера ACPI
Указывает на ошибки управления температурой
Указывает на ошибки управления питанием устройств
Практически все ошибки являются следствием использования частичной или несовместимой реализации ACPI либо несовместимости на уровне BIOS или драйверов устройств. В случае появления приведенных в табл. 7.3 ошибок следует обратиться к производителю системной платы за обновлением BIOS пли к производителям устройств для получения новых драйверов.
Меню управления питанием АРМ BIOS
Большинство параметров BIOS, относящихся к управлению питанием, связаны с режимом АРМ, Этот режим используется только при загрузке операционной системы, не поддерживающей ACPI. В режиме АРМ программа BIOS сокращает потребление энергии, останавливая вращение шпинделей жестких дисков и выключая мониторы, соответствующие стандартам VESA и DPMS. При переходе в режим ожидания система продолжает отвечать на внешние запросы, поступающие от клавиатуры, мыши, модема и сетевых адаптеров. Например, любая активность клавиатуры или мыши приведет к переключению системы в нормальный режим работы и немедленному включению питания монитора.
Если системная плата и BIOS поддерживают ACPI, операционная система использует этот интерфейс для управления питанием, при необходимости переопределяя параметры АРМ BIOS.
В некоторых компьютерах применяется ряд различных настроек управления питанием (в параметрах BIOS), которые необходимы в том случае, когда операционная система не поддерживает ACPI, Некоторые наиболее распространенные параметры приведены в табл. 7.4.
Таблица 7.4. Распространенные параметры управления питанием
Параметр
Описание
ACPI Function
Может использоваться только при условии поддержки ACPI операционной системой (поддержка реализована во всех версиях Windows, начиная с Windows 98)
Power Management
Позволяет выбрать тип энергосбережения для режимов Doze, Standby и Suspend Далее приводятся параметры отдельных режимов:
Max Saving — максимальный уровень энергосбережения (в каждом режиме период простоя равен 1 мин):
User Define — позволяет настроить индивидуально каждый режим (время простоя указывается в разделе каждого режима);
Min Saving — минимальное энергосбережение (в каждом режиме период простоя равен 1 ч, кроме жестко го диска)
PM Control by АРМ
Если системой поддерживается интерфейс АРМ, установка этого параметра в значение Yes позволяет добиться более экономного использования энергии
Video Off Method
Позволяет указать метод отключения экрана
V/H SYNC+Blank
Предназначен для отключения портов вертикальной/горизонтальной синхронизации и записи пробелов в буфер видеоадаптера
DPMS Support
Используется в том случае, если монитором поддерживается стандарт DPMS- Для выбора параметров энергосбережения следует воспользова! ься программным обеспечением видеоадаптера
Blank Screen
'Предназначен для записи а видеобуфер пустых полей
Video Off After
Позволяет указать режим, с помощью которого монитор отключится при переходе системы от режима меньшего энергосбережения к большему
■ Параметр
Описание
MODEM Use IRQ
Укажите линию запроса прерывание, используемую модемом (если модему действительно назначено прерывание). Активность указанной линии запроса прерываний приведет к "пробуждению" системы
Doze Mode
После указанного времени простоя системы частота процессора снижается до 10 или 25% номинальной. Все остальные устройства будут функционировать в стандартном режиме
Standby Mode
После указанного времени простоя тактовый генератор процессора останавливается, жесткий диск переходит в состояние простоя, а кэш-память второго уровня переходит в режим энергосбережения, Все остальные устройства будут функционировать в стандартном режиме
Suspend Mode
После указанного времени простоя набор микросхем материнской платы входит в аппаратный режим ожидания, останавливая тактовый генератор процессора и переводя остальные системные устройства в режим сохранения энергии
HDD Power Down
После указанного времени простоя устройства IDE, совместимые со спецификацией АТА-2 и более поздними версиями, берут на себя управление питанием, переходя в режим простоя после указанной задержки и возвращаясь в нормальное состояние при получении запроса
Throttle Duty Cycle
При переходе в режим Doze генератор тактовой частоты процессора работает только часть времени. Можно указать процент от общего времени работы тактового генератора процессора
VGA Active Monitor
С использованием этого параметра активность видеоадаптера приведет к перезапуску глобального таймера режима Standby
Sofi OH by PWR-BTTN
При выборе значения Instant Off или Delay 4 Sec отключение системы кнопкой питания переведет компьютер в режим низкого энергопотребления немедленно или через 4 с. Система получит минимум энергии, необходимой для ее запуска после нажатия кнопки питания на корпусе или передачи сигнала Resume by Ring
CPU FAN Off in Suspend Resume by Ring
Предназначен для отключения вентилятора процессора с переходом я режим Suspend С использованием этого параметра входящий сигнал на последовательной линии Ring Indicator (другими славами, входящий звонок на модем) приводит к запуску системы из режима программного отключения
Resume by Alarm
Необходим для указания времени и даты запуска компьютера по сигналу часов реального времени
Date (of Month) Alami Time (hh:mm:ss) Alarm Wake Up On LAN
Дата срабатывания сигнала пробуждения
Время срабатывания сигнала пробуждения
При установке этого параметра входящий сигнал из локальной сети приводит к пробуждению компьютера
IRQ8 Break [Event From]
Указание значений Enabled или SuspendDlsabled позволит контролировать линии запроса прерывания IR08 (часы реального времени), чтобы событие данного прерывания не выводило систему из режима Suspend
Reload Global Timer Events
При указании этого параметра событие, генерируемое каждым устройством в списке, приведет к перезапуску таймера режима Standby:
IRQ3-7,9-15, NMI
Primary IDE 0
Primary IDE 1
Secondary IDE 0
Secondary IDE 1
Floppy Disk
Serial Pori
Parallel Port
Параметры управления питанием в BIOS применяются для работы со старыми операционными системами или не поддерживающими ACPI, например Windows 95 и DOS. Операционная система Linux отличается развитой поддержкой ACPI, реализованной благодаря компании Intel; дополнительная информация доступна на Web-узле http://acpi.sourceforge.net. В Windows 98/Ме, Windows 2000 и Windows ХР параметрами управления питанием лучше управлять непосредствен ею из операционной системы, а не из меню BIOS. Большинство портативных компьютеров обладают собственным программным обеспечением для управления питанием, дополняющим функции ACPI операционной системы.
J
Глава 8
Шины расширения
^2
В стремлении наделить ноутбуки возможностями настольных ПК ассоциация PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) представила несколько стандартов для адаптеров расширения размером с кредитную карту, предназначенных для установки в небольшие разъемы портативных компьютеров. В некоммерческую ассоциацию PCMCIA, основанную в 1989 году, входят 85 компании со всего мира. Ее целью было утверждение технических стандартов технологии PC Card, разработка которой стала истинным торжеством научной мысли над идеями рыночного маркетинга относительно закрытых стандартов.
Термин Memory Card в аббревиатуре PCMCIA связан со спецификацией версии 1.0, которая была выпущена в сентябре 1990 года и описывала исключительно каргы памяти. Версия 2.0, представленная в сентябре 1991 года, уже содержала поддержку адаптеров ввода-вывода. Последующие версии расширяли стандарт еще больше, добавляя высокопроизводительные режимы, сниженное энергопотребление и улучшенную совместимость с другими технологиями. Современный стандарт PC Card (версия 8.0) предоставляет множество возможностей и функций, поэтому в значительной мере превосходит первоначальную спецификацию карт памяти.
Стандарт PC Card (PCMCIA)
Хотя изначально такие адаптеры назывались PCMCIA Card, после второй версии спецификации, вышедшей в 1991 году, официальным названием стало PC Card. Несмотря на это, до сих пор многие называют адаптеры PCMCIA Card, что неправильно с технической точки зрения.
Спектр применения современных адаптеров PC Card чрезвычайно широк; с их помощью можно существенно расширить функциональность портативного компьютера. Практически любым интерфейсом, добавляемым к настольному компьютеру с помощью шин ISA или РС1, можно оснастить и ноутбук благодаря адаптерам PC Card.
Разъемы PC Card позволяют добавить к ноутбуку порты USB, FireWire, RS-232, параллельные порты, сотовые и факс-модемы, порты Parallel или Serial АТА, адаптеры SCSI, адаптеры проводных или беспроводных локальных сетей, жесткие диски формфактора 1,8 дюйма, ТВ-тюнеры, аудиоадаптеры, платы GPS (глобальной системы позиционирования) и множество других устройств. Если компьютер оснащен разъемами PC Card, совместимыми со стандартом PCMCIA, к ним можно подключить любой адаптер PC Card, который будет автоматически распознан компьютером.
Хотя в базовой спецификации PC Card описывались только карты памяти, это стало наименее популярной с<|>ерой их применения, а потому в настоящее время карты памяти PCMCIA (называемые "линейными", чтобы подчеркнуть их отличие от адаптеров флэш- памяти) практически не используются. Карты памяти PCMCIA проектировались в те времена, когда системы работали значительно медленнее и считалось, что открывать корпус портативного компьютера для установки дополнительной памяти в виде модуля с микросхемами будет слишком сложной и трудоемкой задачей. Внешние карты памяти представляли собой эффективный способ модернизации системы. По сравнению со стандартными модулями SIMM и DIMM первые карты памяти PCMCIA были очень дорогими. К;юме того, они работали значительно медленнее. Оригинальная шина PC Card была основана на медленной шине ISA и работала на частоте 10 МГц, которой было вполне достаточно для компьютеров лишь в 1990 году. Постепенно производители перешли на использование меньших по размеру и более быстродействующих модулей SO-D1MM, которые устанавливаются в гнездо под крышкой корпуса и работают на высоких частотах.
Типы шин PC Card
Адаптеры PC Card предоставляют возможность расширения функцирнальвбети портативных компьютеров, аналогичную модернизации настольных ПК. Существует два стандарта PC Card: шина PC Card-16 (16бит) и CardBus (32 бит). Шина PC Card-16 работает на частоте 10 МГц и выполняет передачу 16-разрядных данных максимальной пропускной способностью 20 Мбайт/с. Шина является мобильным эквивалентом устаревшей шины ISA Шина
CardBus работает на частоте 33 МГц и передает 32-разрядные данные с максимальной пропускной способностью в 133 Мбайт/с (аналог шина PCI). В табл. 8.1 приведены различия между шинами PC Card-16 и CardBus.
Таблица 8.1. Типы шин PC Card
Возможность
PC Card-16
CardBus
Напряжение, В
5/3.3
3,3
Дизайн
ISA
PCI
Прерывания
Не используются совместно
Используются совместно
Частота, МГц
10
33
Ширина шины данных, бит
6/16
32
Пропускная способность, Мбайт/с
20
133
Хотя в обеих шинах используются одинаковые 68-контактные разъемы, они обладают различными ключевыми контактами, что позволяет подключать адаптеры PC Card-16 к разъему CardBus, но не наоборот. Всеми разъемами CardBus поддерживаются адаптеры PC Card-16 и CardBus. Практически все портативные компьютеры на базе процессоров 486 и Pentium оснащались разъемами PC Card-16. Портативные компьютеры, выпущенные после 1996 года, содержат разъемы CardBus. Если система имеет два разъема, в некоторых случаях только одним нз них поддерживаются адаптеры CardBus.
Если неизвестно, разъемом какого типа оснашен ноутбук, обратитесь к документации. Если в ней указано, что разъемами поддерживается стандарт PCMCIA 2.Г, следовательно, речь идет о поддержке только адаптеров PC Card-16, поскольку адаптеры CardBus были включены в стандарт Зет и выше. Обычно если разъемами поддерживаются адаптеры CardBus, это явным образом указывается в документации. Адаптеры CardBus содержат специальный металлический щиток с выпуклостями, предотвращающий установку таких адаптеров в разъем PC Card 2 Д'.
Поскольку адаптеры CardBus основаны на шине РС1, они могут совместно использовать линии запроса прерываний (IRQ) с помощью технологии IRQ steering. Такая возможность недоступна для адаптеров PC Card-16. Механизм IRQ steering предоставляет операционной системе возможность перепрограммирования и совместного использования линий запроса прерываний во время повторной балансировки ресурсов Plug and Play. При использовании адаптеров PC Card-16, не поддерживающих совместное использование прерываний, операционная система может оказаться не в состоянии выделить достаточное количество свободных прерываний для всех установленных устройств. В итоге некоторые устройства окажутся отключенными в окне Диспетчер устройств (Device Manager).
Как уже отмечалось, большинство новых быстродействующих адаптеров PC Card используют интерфейс CardBus, который поддерживается практически всеми современными портативными компьютерами. Тем не менее стоит лишний раз проверить наличие поддержки CardBus в ноутбуке, прежде чем приобретать соответствующий адаптер. Адаптеры медленных интерфейсов (например, модемы) обычно используют интерфейс PC Card-16, поскольку модемам более чем достаточно пропускной способности в 20 Мбайт/с. Однако технология IRQ steering делает интерфейс CardBus более привлекательным не только за счет повышенной пропускной способности.
Например, компания Adaptec производит два адаптера PC Card SCSI, которые называются АРА-1460 (PC Card-16) и АРА-1480 (CardBus). Адаптер 1460 предоставляет интерфейс Fast-SCSI, а адаптер 1480 — интерфейс Ultra-SCSI, которым поддерживается вдвое большая пропускная способность. Адаптер 1460 работает я любой системе, содержащей разъем PC Card. В свою очередь, адаптер 1480 предназначен только для разъемов CardBus, устанавливаемых в ноутбуках, выпущенных после 1996 года. Переход на адаптер 1480 позволяет сократить время резервного копирования на магнитную ленту почти в два раза, а накопитель CD-ROM, подключенный посредством интерфейса SCSI, работает с максимальной производительностью. В большинстве случаев, когда есть возможность выбора между адаптером PC Card-16 и CardBus, выбирайте последний.
Типы адаптеров PC Card
В стандарте PC Card определено три физических типа адаптеров PC Card, которые относятся как к PC Card-16, так и к CardBus. Эти типы адаптеров приведены в табл. 8.2.
Таблица 8.2. Типы адаптеров PC Card
Тип адаптера PC Card
Длина, мм (дюймов)
Ширина, мм (дюймов)
Толщина, мм (дюймов)
Объем, см’ (дюймов)
Type 1
54,0(2,13)
85,6 (3,37)
3,3 (0,13)
15,25 (0.93)
Type 11
54,0 (2,13)
85,6(3,37)
5,0 (0,20)
23,11 (1,41)
Type II
54,0(2.13)
85,6 (3,37)
10,5(0,41)
48,54 (2,96)
Как видите, все адаптеры PC Card имеют одинаковую длину/ширину и отличаются только толщиной. Все адаптеры физически совместимы, поэтому если в разъем можно установить адаптер Туре 1И, значит, подойдут и адаптеры Туре И или Туре 1. В разъем для адаптеров Type II можно установить адаптер Type I, но не Type III. Очень редко в портативных компьютерах устанавливается разъем для адаптеров Type I, в который можно устанавливать лишь адаптеры Type I.
В большинстве компьютеров разъемы PC Card устанавливаются один над другим. В верхний разъем можно установить адаптер Type II или Type I, а в нижний — адаптеры всех типов. К сожалению, при установке адаптера Type III в нижний разъем, адаптер занимает место, выделенное под верхний разъем, что делает невозможной установку второго адаптера. Во многих современных портативных компьютерах присутствует только один разъем PC Card, который поддерживает установку адаптеров всех типов. Некоторые многофункциональные сетевые адаптеры/модемы Type II или Type I могут иметь утолщение в районе контактов, иногда препятствующие установке второго адаптера.
Замечание
Компания Toshiba предложила адаптеры Type IV, которые имеют еще большую толщину, чем Type III. Их предполагалось использовать для создания жестких дисков формата PC Card. Новый тип адаптеров не был поддержан ассоциацией PCMCIA, поэтому адаптеры Type IV не получили должного распространения.
Адаптер PC Card обычно поставляется в качестве запаянного металлического корпуса с 68-контактами интерфейса PCMCIA на одной из сторон адаптера. С другой стороны адаптера могут размещаться разъемы для кабелей, используемые при подключении адаптера к телефонной линии, локальной сети или другому внешнему устройству. Сравнительный размер адаптеров PC Card Type I, Type II и Type III показан на рис. 8.1.
Назначение контактов интерфейса PC Card показано в табл. 8.3.
В последних версиях стандарта PC Card представлены некоторые решения по увеличению скорости и эффективности работы интерфейса.
Работа с напряжением питания 5 или 3,3 В. Адаптеры PC Card-16 работают с напряжением питания 5 или 3,3 В (зависит от адаптера). Адаптеры, работающие с более низким напряжением, потребляют меньше энергии и продлевают срок работы от батарей. Все адаптеры CardBus работают с напряжением питания 3,3 В.
Поддержка протоколов энергосбережения ACPI и АРМ. Эти протоколы позволяют переводить адаптеры в различные режимы энергосбережения, а также полностью отключать подаваемое к ним питание.
Поддержка технологии Plug and Play. Данная технология позволяет операционной системе автоматически настраивать адаптеры, исключая конфликты с другими устройствами.
Стандарт PC Card АТА. Дает возможность производителям использовать протокол AT Attachment для выпуска жестких дисков формата PC Card или накопителей на базе флэш-памяти.
3,3 мм3,3 мм5,0 мм5,0 мм10,5 мм10,5 ммI Два (2)Iадаптера ТуреI Два (2)Iадаптера ТуреРис. 3,1. Тилы адаптеров PC Card. Один или два адаптера Type I или Туре 11 (верхний ряд посередине) могут быть установлены практически в каждом ноутбуке (средний ряд). Однако при установке в один разъем адаптера Type III добавить второй адаптер в соседний разъем не удастсяРис. 3,1. Тилы адаптеров PC Card. Один или два адаптера Type I или Туре 11 (верхний ряд посередине) могут быть установлены практически в каждом ноутбуке (средний ряд). Однако при установке в один разъем адаптера Type III добавить второй адаптер в соседний разъем не удастсяТаблица 8.3. Назначение контактов шин PC Card-16 и CardBus
3,3 мм
3,3 мм
5,0 мм
5,0 мм
10,5 мм
10,5 мм
I Два (2)
Iадаптера Туре
I Два (2)
Iадаптера Туре
Рис. 3,1. Тилы адаптеров PC Card. Один или два адаптера Type I или Туре 11 (верхний ряд посередине) могут быть установлены практически в каждом ноутбуке (средний ряд). Однако при установке в один разъем адаптера Type III добавить второй адаптер в соседний разъем не удастся
Рис. 3,1. Тилы адаптеров PC Card. Один или два адаптера Type I или Туре 11 (верхний ряд посередине) могут быть установлены практически в каждом ноутбуке (средний ряд). Однако при установке в один разъем адаптера Type III добавить второй адаптер в соседний разъем не удастся
КонтактPC Card-16
CardBusКонтактPC Card-16CardBus
GMO
03
04
05
06
07
-CE1
A10
-0E
A11
A9
A8
13A13
14A14
15-WE
16REA DY/-1 REQ
17Vcc
18Vpp/Vcore
19A16
20A15
GND35GNDGND
CADO36-CD1-CCDt
CAD137011CAD2
CAD338012CAD4
CADS39013CAD6
CAD740014HFU
CC/-BE041015CADS
CAD942-CE2CAD 10
CAD1143-VS1CVS1
CAD1244-I0R0/RFUCAD13
CAD1445-I0WR/RFUCAD15
CC/-BE146A17CAD16
СРАЯ47A18RFU
CPERR48A19-CBLOCK
CGNT49A20-CSTOP
C1NT50A21-CDEVSEL
Vcc51VccVoc
Vpp/Vcore52Vpp/VcoreVpp/Vcore
CCLK53A22-CTRCY
С1ЯПТ54A23-CFRAME
Окончание табл, 8,3
Контакт
PC Card-16
CardBus
Контакт
PC Card-16
CardBus
21
А12
СС/-ВЕ2
55
А24
CAD 17
22
А7
CADW
56
А25
CAD19
23
Аб
CAD20
57
-VS2
CVS2
24
А5
CAD21
58
RESET
-CRST
25
А4
CAD22
59
-WAIT
-CSERR
26
АЗ
CAD23
60
-INPACK/RFU
-CREO
27
А2
CAD24
61
-REG
CC/-BE3
28
А1
CAD25
62
BVD2(-SPKR)
GAUDIO
29
АО
CAD26
63
BVD1(.STSCHG/-Hf)
CSTSCHG
30
ОО
CAD27
64
D8
CAD28
ЗТ
D1
CAD29
65
09
CAD30
32
02
RFU
66
D10
CAD31
33
WP(-IOIS16)
-CCLKRUN
67
-CD2
-CCD2
34
GND
GND
68
GND
GND
Реализация функций нескольких устройств в одном. Например, это может быть сетевой адаптер и модем.
Шипа ZV (Zoomed Video). Видеошина между адаптером PC Card и графическим адаптером системы обеспечивает быструю передачу видеоданных для приложений видеоконференций, ТВ-тюнеров и декодеров MPEG.
Система температурного контроля. Позволяет программному обеспечению обнаруживать чрезмерный перегрев устройства и предупреждать об этом пользователя.
Программная поддержка PC Card
Адаптерами PC Card поддерживается горячая замена, т.е. при наличии должной программной поддержки адаптер можно вынуть из разъема и заменить другим адаптером без перезагрузки операционной системы. Если устройствами PC Card и операционной системой поддерживается стандарт Plug and Play (РпР), установка адаптера в разъем приводит к загрузке и настройке соответствующего драйвера.
Для обеспечения описываемых возможностей требуется два отдельных программных уровня, обеспечивающих интерфейс между адаптером PCMCIA (управляющим разъемами) и приложениями, использующими уст]х>йства PC Card (рис. 8.2). Эти уровни называются Socket Services и Card Services. Третий модуль (enabler) фактически занимается настройкой параметров адаптеров PC Card.
Модуль Enabler
Уровень Card Services
Уровень Socket Services
Рис. В.2. Службы Socket Services и Card Services позволяют операционной системе обнаружить установку адаптера PC Card и настроить соответствующие аппаратные ресурсы системы
Службы Socket Services являются программным интерфейсом уровня BIOS, изолирующим программное обеспечение PC Card от системного аппаратного обеспечения и обнаруживающим установку или удаление адаптера PC Card. Службы Card Services управляют автоматическим выделением системных ресурсов, например памятью и прерываниями, после того как Socket Services обнаружит установку’ адаптера.
Уровень Socket Services
Набор микросхем PCMCIA, обеспечивающий взаимодействие между разъемами адаптеров и остальными системными компонентами, является единственным не полностью стандартизированным элементом архитектуры PCMCIA. Производители портативных компьютеров могут выбирать среди большого количества различных наборов микросхем. В результате, в отличие от параллельных и последовательных портов, приложение или операционная система не имеют непосредственно доступа к аппаратному обеспечению разъема. В большинстве ноутбуков используется набор микросхем PCMCIA от компании Texas Instruments.
Для решения описанных выше проблем предназначен программный уровень Socket Services, необходимый для работы с аппаратными параметрами PCMCIA. Уровень обеспечивав: абстрагирование для всех других программных системных компонентов. Взаимодействие между драйвером и адаптером может осуществляться на особом уровне, однако интерфейс между драйвером Socket Services и программным обеспечением Card Services описан в стандарте PCMCIA.
Технология Socket Services применяется в виде драйверов устройств, резидентных программ, запущенных из командной строки DOS (или файла AUTOEXEC.BAT), а также службы Windows 9x/Mc/NT/2000/XP. Службами Windows поддерживается большинство наборов микросхем PC Card, в том числе наборы компании Texas Instruments. Компьютер может быть оснащен несколькими адаптерами разъемов PC Card. Например, дополнительные разъемы могут быть предоставлены в док*станпии. В последнем случае используется несколько драйверов Socket Services, взаимодействующих с одной программой Card Services.
Уровень Card Services
Программное обеспечение Card Services взаимодействует со службой Socket Services и отвечает за назначение адаптерам PC Card соответствующ1гх ресурсов. Адаптеры PC Card ничем не отличаются от других типов адаптеров расширения, подключаемых к шине, поэтому требуют выделения определенных аппаратных ресурсов для взаимодействия с процессором и памятью компьютера.
Согласно стандарту PCMCIA компьютер должен назначать аппаратные ресурсы различным адаптерам по мере их установки в разъемы. Программное обеспечение Card Services решает эту проблему благодаря набору аппаратных ресурсов, которые выделяются устройствам по мере необходимости и освобождаются, как только необходимость в ресурсах исчезает.
Например, если в системе установлены два разъема PC Card, программное обеспечение Card Services может быть настроено на использование двух аппаратных прерываний, двух портов ввода-вывода и двух адресов памяти, вне зависимости от наличия адаптеров в разъемах в момент загрузки. Ни одно из остальных устройств компьютера не сможет использовать эти аппаратные ресурсы. При установке адаптера в разъем программное обеспечение Card Services назначает определенные значения для параметров, запрошенных устройством, что позволяет обеспечить уникальность ап па ратных ресурсов, выделяемых адаптерам.
Программное обеспечение Card Services не является эквивалентом подсистемы Plug and Play. По сути, в Windows 9.г/Ме/2000/ХР используется Plug and Play для назначения адаптерам аппаратных ресурсов. В остальных операционных системах ресурсы Card Services могут выделяться с помощью параметров командной строки. В системах, не поддерживающих спецификацию Plug and Play, необходимо настроить аппаратные ресурсы Card Services вручную; это понадобится, например, для устройств, подключенных к шине ISA. Хотя Card Services не позволит назначить обоим адаптерам PC Card одинаковое прерывание, в архитек-
туре PCMCIA нет механизмов предотвращения конфликтов между ресурсами Card Services и ресурсами, выделенными для других компонентов компьютера.
В системе может быть загружено несколько драйверов Socket Services и лишь одна программа Card Services, причем драйверы Socket Services должны быть загружены перед Card Services.
Модуль Enabler
Несмотря на предоставляемые функции, службы Socket Services и Card Services не выполняют фактической настройки аппаратных параметров адаптеров PC Card. Эта задача возлагается на программный модуль Enabler. Модуль получает назначенные параметры от Card Services и взаимодействует непосредственно с аппаратным обеспечением адаптера PC Card для указания соответствующих значений. Модуль Enabler включен в состав Windows, поддерживающих спецификацию Plug and Play.
Замечание
Адаптеры PC Card рекомендуется использовать с Windows 9x/Me/200D/XP. Комбинация систем управлении памятью, поддержки Plug and Play, Card Services и Socket Services максимально упрощает процесс установки адаптера PC Card.
Например, в Windows NT 4.0 для установки адаптера PC Card в разъем требуется завершение работы операционной системы и перезагрузка компьютера. Более того, для большинства адаптеров PC Card в Windows NT 4.0 нс существует драйверов. Аналогичные ограничения существуют и для DOS, где соответствующие драйверы должны быть загружены с помощью файлов CONFIG . SYS И AUTOEXEC . ВАТ.
Если адаптеры PC Card планируется использовать в DOS, то программное обеспечение Socket Services, Card Services и Enabler придется запускать вручную. Обычно зги программы предоставляются производителем портативного компьютера в виде отдельного пакета поддержки адаптеров PC Card для DOS. После установки файлов также понадобится инсталляция драйверов для адаптеров, которые обычно предоставляются производителем адаптера.
Спецификация ExpressCard
В феврале 2003 года ассоциация PCMCIA объявила о разработке новой спецификации с кодовым названием “NewCard", которая предназначена для замены адаптеров PC Card в существующих портативных системах. Позднее спецификация получила официальное название ExpressCard. Спецификация ExpressCard, основанная на шипе PCI Express, поддерживает меньший размер адаптера, более высокое быстродействие и более низкую стоимость ио сравнению с существующими адаптерами PC Card. В отличие от PC Card, спецификация ExpressCard рассчитана как на портативные, так и на настольные компьютеры, потенциально поддерживая использование одних и тех же адаптеров в компьютерах обоих типов.
Хотя ассоциация PCMCIA является лидером в разработке новой спецификации, в проекте принимают участие такие организации, как PCI-SIG (Peripheral Component InterconnectSpecial Interest Group), USB-IF (USB Implemented Forum) и промышленная группа PC Quality/Ease of Use Roundtable. Компании Intel и Microsoft также оказывают поддержку разработке нового стандарта, как и несколько других основных игроков на рынке ПК. На рис. 8.3 можно сравнить размер адаптера ExpressCard с 25-центовой монетой.
Далее перечислены основные преимущества адаптеров ExpressCard по сравнению с PC Card.
Быстродействие. Адаптеры ExpressCard основаны на технологии последовательной шины PCI Express, обеспечивающей на порядок большую скорость работы, чем параллельные шины РС1 и ISA, используемые в адаптерах PC Card,
Размер. Адаптеры ExpressCard примерно вдвое меньше и легче существующих адаптеров PC Card.
Стоимость. Так как адаптеры ExpressCard основаны на технологии последовательной шины, используется меньшее количество контактов и сигналов, за счет чего уменьшается стоимость производства адаптера.
Энергопотребление. Ожидается, что адаптерами ExpressCard будет исполтдоваться меньше энергии, чем современными адаптерами PC Card.
Простота использования. Адаптеры ExpressCard используют инфраструктуру существующих операционных систем и драйверов, что значительно упрощает их установку и настройку.
Рис. 8.3. Адаптер ExpressCard рядом с монетой в 25 центов
Адаптеры ExpressCard будут поставляться в двух вариантах (различающихся размерен): единичной ширины (single-wide — SW) и двойной ширины (double-wide — DW). Адаптеры обоих типов обладают одинаковой длиной и толщиной, различие лишь в их ширине. Ожидается, что в один разъем можно будет установить один адаптер DW или два адаптера SW. Кроме того, в один разъем для адаптеров DW будет помещаться до двух адаптеров SW.
Высокоскоростные соединения
В настоящее время для настольных и портативных компьютеров разработано два высокоскоростных устройства с последовательной шиной: USB и IEEE-1394, называемое также i.Link или FireWire. Эти высокоскоростные коммуникационные порты отличаются от стандартных параллельных и последовательных портов, установленных в большинстве современных компьютеров, более широкими возможностями, Преимущество новых портов состоит в том, что их можно использовать как альтернативу SCSI для высокоскоростных соединений с периферийными устройствами, а также подсоединять к ним все типы внешних периферийных устройств (т.е. в данном случае предпринята попытка объединения устройств ввода-вы вода).
Зачем нужно последовательное соединение
Новым направлением в развитии высокоскоростных периферийных шин является использование последовательной архитектуры. Для передачи информации в параллельной архитектуре, где биты передаются одновременно, необходимы линии, имеющие 8, 16 и более проводов. Можно предположить, что за одно и то же время через параллельный канал передается больше данных, чем через последовательный, однако на самом деле увеличить пропускную способность последовательного соединения намного легче, чем параллельного.
Параллельное соединение обладает рядом недостатков, одним из которых является фазовый сдвиг сигнала, из-за чего длина параллельных каналов, например SCSI, ограничена
(не должна превышать 3 м). Проблема в том, что, хотя 8- и 16-разрядные данные одновременно Пересы лаются передатчиком, из-за задержек один биты прибывают в приемник раньше других. Следовательно, чем длиннее кабель, тем больше время задержки между первым и последним прибывшими битами на приемном конце.
Последовательная шина позволяет единовременно передавать 1 бит данных. Благодаря отсутствию задержек при передаче данных значительно увеличивается тактовая частота. Например, максимальная скорость передачи данных параллельного порта ЕРР/ЕСР достигает 2 Мбайт/с, в то время как порты IEEE-139-1 (в которых используется высокоскоростная последовательная технология) поддерживают скорость передачи данных, равную 400 Мбит/с (около 50 Мбайт/с), т.е, в 25 раз выше. Скорость передачи данных современных интерфейсов IEEE-1394b (FireWire 800) достигает 800 Мбит/с (или около 100 Мбайт/с), что в 50 раз превышает скорость передачи параллельного порта! Наконец, быстродействие интерфейса USB 2.0 достигает 480 Мбит/с (около GO Мбайт/с).
Еще одно преимущество последовательного способа передачи данных— возможность использования только одно- или двухпроводного канала, поэтому помехи, возникающие при передаче, очень малы, чего нельзя сказать о параллельном соединении.
Стоимость параллельных кабелей довольно высока, поскольку провода, предназначенные для параллельной передачи, не только используются в большом количестве, но и специальным образом укладываются, чтобы предотвратить возникновение помех, а это весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс. Кабели для последовательной передачи данных, напротив, очень дешевые, так как состоят из нескольких проводов и требования к их экранированию намного ниже, чем у используемых для параллельных соединений.
Именно поэтому, а также учитывая требования внешнего периферийного интерфейса Plug and Play и необходимость устранения физического нагромождения портов в портативных компьютерах, были разработаны эти две высокоскоростные последовательные шины, используемые уже сегодня. Несмотря на то что шина IEEE 1394 изначально была предназначена для узкоспециализированного использования (например, с видеокамерами стандарта DV), в настоящий момент она применяется и с другими устройствами, например с профессиональными сканерами и внешними жесткими дисками.
Универсальная последовательная шина USB
В USB реализована возможность подключения большого количества периферийных устройств к компьютеру. При подключении устройств к USB не нужно устанавливать платы в разъемы системной платы и ^конфигурировать систему, кроме того, экономно используются такие важные системные ресурсы, как IRQ (запросы прерывания). При подключении периферийного оборудования к персональным компьютерам, оснащенным шиной USB, его настройка происходит автоматически, сразу после физического подключения, без перезагрузки или установки. Шина USB позволяет одновременно использовать до 127 устройств, причем такие периферийные устройства, как монитор или клавиатура, могут предоставлять дополнительные разъемы и выступать в качестве концентраторов USB.
Основным инициатором разработки стандарта USB выступила Intel. Начиная с набора микросхем системной логики Triton II (82430НХ), в котором стандарт USB был воплощен в микросхеме РПХЗ South Bridge, компания Intel поддерживает этот стандарт во всех наборах микросхем системной логики.
Совместно с Intel над созданием универсальной последовательной шины работали еще семь компаний, среди которых Compaq, Digital, IBM, Microsoft, NEC и Northern Telecom. Ими был создан USB Implement Forum (USB-IF), целью которого является развитие, поддержка и распространение архитектуры USB.
Первая версия USB анонсирована в январе 1996 года, а версия 1.1 — в сентябре 1998 года, В этой спецификации более подробно описаны концентраторы и другие устройства. Большинство устройств USB должны быть совместимы со спецификацией 1.1, даже если они выпущены до ее официальной опубликования. В появившейся относительно недавно специфи-
кации USB 2,0 скорость передачи данных □ 40 раз выше, чем в оригинальной USB 1.0; кроме того, обеспечивается полная обратная совместимость устройств. Платы расширения PCI (для настольных систем) и платы PC Card Cardbus-совместимых портативных компьютеров позволяют модернизировать компьютеры ранних версий, не имеющие встроенных разъемов USB, В настоящее время практически все системные платы имеют в стандартной комплектации четыре и более порта USB 2.0. Портативные компьютеры отличались более низкой производительностью, что продолжалось до начала 2003 года, когда порты USB 2.0 появились в ноутбуках в качестве стандартных компонентов.
Технические характеристики USB
Универсальная последовательная шина версии 1.1 — это интерфейс, работающий со скоростью 12 Мбит/с (1,5 Мбайт/с) и основанный на простом 4-проводном соединении. Эта шина поддерживает до 127 подключаемых устройств и использует топологию звезды, построенную на расширяющих концентраторах, которые могут входить в персональный компьютер, любое периферийное устройство USB и даже быть отдельными устройствами.
Для таких низкоскоростных периферийных устройств, как клавиатура и мышь, в универсальной последовательной шине предусмотрен более "медленный" подканал, работающий со скоростью 1,5 Мбит/с.
В USB используется кодирование данных NRZ1 (Non Return to Zero Invent). В этом методе кодирования изменение уровня напряжения соответствует 0. а его отсутствие - 1. Схема кодирования данных NRZI весьма эффективна. поскольку при ее использовании не нужны дополнительные сигналы, например синхроимпульсы. Последовательность нулей означает переходе одного уровня на другой каждый бит времени; последовательность единиц означает длительный промежуток времени, при котором изменения данных не происходит. Этот эффективный метод кодирования передачи данных отменяет необходимость в дополнительных тактовых импульсах, которые занимали бы время и снижали пропускную способность шины.
Для одновременного подключения нескольких устройств USB необходимо использовать концентратор, С помощью концентратора к одному порту USB можно подключить клавиатуру, мышь, цифровую камеру, принтер, телефон и т.д. В компьютере устанавливается модуль, называемый корневым концентратором,— начальная точка для подключения всех остальных устройств. Практически все системные платы имеют два или четыре порта USB. В некоторых системах порты USB размещены на передней панели компьютера, что очень удобно для подключения таких устройств, как цифровые камеры или считыватели данных с флэш-карт.
Благодаря звездообразной топологии концентраторы позволяют подключить множество устройств. Каждая точка подключения именуется портом. Большинство концентраторов имеют четыре или восемь портов, что далеко не предел. Кроме того, к портам одного концентратора можно подключать дополнительные концентраторы. Концентратор управляет как непосредственно подключением, так и распределением энергии между подключенными устройствами. Типичный концентратор показан на рис. 8.4.
Кроме предоставления дополнительных портов для подключения периферийных устройств, концентратор занимается распределением энергии. Он динамически распознает подключенное периферийное устройство и после инсталляции предоставляет ему по меньшей мере 0,5 Вт. В целом концентратор может подавать до 2,5 Вт энергии, что зависит от программного драйвера устройства.
Совет
Для повышения надежности передачи данных рекомендуется использовать концентратор с собственным энергообеспечением, подключенный а адаптер АС. Концентраторы, питание к которым подается по шине, подключенной к разьему USB основного концентратора системы, далеко не всегда могут обеспечить достаточную мощность энергоемким устройствам наподобие оптической мыши.
Рис. 8.4. Типичный концентратор
Новому подключенному концентратору присваивается уникальный адрес; устройства можно масштабировать до пяти уровней в глубину (рис. 8.5). Концентратор выступает в роли двунаправленного ретранслятора и транслирует сигналы USB как во входном (к ПК), так и в нисходящем (к устройству) потоках. Кроме того, концентратор осуществляет контроль за сигналами и обрабатывает адресованные ему транзакции. Все другие транзакции передаются к подключенным устройствам. Концентратор USB 1.1 поддерживает как высокоскоростную передачу данных (12 Мбит/с), так и низкоскоростную (1,5 Мбит/с).
Максимальная длина кабеля между двумя работающими на предельной скорости (12 Мбит/с) устройствами или устройством и концентратором — пять метров. В кабеле используется экранированная витая пара (толщина провода — 20). Максимальная длина кабеля для низкоскоростных (1,5 Мбит/с) устройств при использовании нескрученной пары проводов — три метра. Причем эти расстояния уменьшаются, если используется более тонкий провод (табл. 8.4).
Рис. 8.5. В персональном компьютере может использоваться несколько концентраторов USB для подключения различных периферийных устройств, причем любое устройство можно подсоединить к любому концентратору
Таблица 8.4. Зависимость максимальной длины кабеля от удельного сопротивления проводов
Толщина, ммУдельное сопротивление, Ом/мДлина (макс.), м
28
0,232
0,81
26
0,145
1,31
24
0,091
2,08
22
0,057
3.33
20
0,036
5,00
Скорость передачи данных, поддерживаемая стандартом USB 1.1, ниже, чем при передаче данных по FireWire или SCSI, но ее вполне достаточно для подключения периферийных устройств. Интерфейс USB 2.0 работает примерно в 40 раз быстрее, чем USB 1.1; скорость передачи данных достигает 480 Мбпт/с (или 60 Мбайт/с). К сожалению, стандарт USB 2.0 все еще не получил широкого распространения, поэтому систем или устройств, совместимых с этим стандартом, довольно мало. Если вы собираетесь с помощью дополнительной платы USB модернизировать систему, нс имеющую портов USB, воспользуйтесь для этого и5В2.0-совместимой платой (даже если в системе нет каких-либо устройств, совместимых с USB 2.0), Одним из свойств USB 2,0 является возможность выполнения параллельных операций, что позволяет устройствам USB 1,1 передавать данные одновременно, не переполняя канал шины USB,
При первом запуске Windows ХР драйверы USB 2.0 не устанавливаются. Они могут быть загружены из сетевых источников или получены из служебного пакета обновлений (service pack), который будет выпущен после всестороннего тестирования периферийных устройств USB 2.0 в среде Windows ХР. К платам расширения USB 2.0 зачастую прилагаются собственные драйверы.
Разъемы USB
Существует четыре типа разъемов (штепселей) USB — А и В, Mini-A и Mini-B.
Разъем типа А используется для организации входного/исходящего потока данных между устройством и по ртом/кон центратором USB. Порты USB, имеющиеся в системных платах и концентраторах, обычно относятся к серии А. Разъемы серии В разработаны для передачи исходящего потока данных к устройству с отсоединяемыми кабелями. В любом случае миниразъемы являются просто уменьшенной версией стандартных разъемов, имеющей физически меньший формфактор.
Разъемы USB совсем небольшие (особенно мини-разъемы), что выгодно отличает их от последовательных и параллельных кабелей, которые, кроме всего прочего, приходится прикреплять винтами или держателями. У разъема USB нет контактов, которые могут погнуться или сломаться, поэтому надежность разъема очень велика. Внешний вид разъемов и портов USB представлен на рис. 8.G.
Разъем USBРазъем USBтипа Mini-А/Втипа Mini-А/В
Разъем USB
Разъем USB
типа Mini-А/В
типа Mini-А/В
Рис. 8.6. Разъемы и гнезда USB
Обратите внимание, что гнездо Mini-A/B характеризуется двойным назначением, т.е. поддерживает как разъем Mini-А, так и разъем Mini-B. Новые мини-разъемы и гнезда имеют внутри соединителей пластиковые элементы, которые маркированы так, как указано в табл. 8.5.
Таблица 8.5. Цветная маркировка разъемов и гнезд USB типа Mini-A/B
Разъем
Цвет
Гнездо Mini-A
Белый
Разъем Mini-A
Белый
Гнездо Mini-B
Черный
Разъем Mini-8
Черный
Г нездо Mini-А/В
Серый
В табл. 8.6 и 8.7 представлено расположение выводов для разъемов и кабелей USB. В большинстве систем присутствует одна или две пары разъемов типа А на задней панели системного блока. Кроме того, у некоторых компьютеров есть одна или две пары разъемов на передней панели, что позволяет временно подключать некоторые устройства.
Таблица 8.6. Схема расположения выводов в разъеме USB серии А/В
Контакт
Сигнал
Цвет
Примечание
1
VCC
Красный
Кабель питании
2
Данные (-)
Белый
3
Данные(+)
Зеленый
4
Общий
Черный
Заземление кабеля
Оболочка
Защита
Нет
Фильтр
Таблица 8.7. Схема расположения выводов в разъеме USB типа Mini-A/B
Контакт
Сигнал
Цвет
Примечание
1
Vbus
Красный
Кабель питания
2
Данные(•)
Белый
Передача данных
3
Данные (+)
Зеленый
Передача данных
4
Идентификатор
Идентификация разъемов А/В’
4
Общий
Черный
Заземление кабеля
Оболочка
Защита
Нет
Фильтр
‘Используется устройствам для различения разъемов Mini-A и Mini-B. Идентификатор подключен к общему выводу в разъеме Mini-A и не подключен (открыт) в Mini-B.
Устройство USB удовлетворяет требованиям технологии Plug and Play компании Intel, в том числе требованию горячего подключения, при котором оно может подсоединяться к компьютеру без выключения питания и перезагрузки системы. Нужно просто подключить устройство, после чего контроллер USB, установленный в компьютере, самостоятельно его обнаружит, а также добавит необходимые для работы ресурсы и драйверы. Компания Microsoft уже разработала специальные драйверы USB и включила их в Windows 98 и Windows 2000.
Операционные системы Windows 95В и 95С обеспечивают весьма ограниченную поддержку для стандарта USB 1.1: необходимые драйверы не входят в состав изначальных версий Windows 95 или 95А. В Windows 95В драйверы USB не устанавливаются автоматически и поставляются отдельно, хотя в последней версии Windows 95 — Windows 95С — обеспечена встроенная поддержка USB. Большинство устройств USB не будут работать с любой версией Windows 95, даже несмотря на установленные драйверы поддержки USB.
Операционная система Windows 98 и более поздние версии имеют встроенную поддержку стандарта USB 1.1. Тем не менее для USB 2.0 требуются дополнительные драйверы, которые, как правило, можно загрузить с помощью сервисной программы обновления Windows (Windows Update).
Поддержка универсальной последовательной шины необходима также и в BIOS; шина USB устанавливается в новых системах, имеющих встроенные порты USB. Существуют также платы USB, с помощью которых можно добавить возможности универсальной последовательной шины в уже существующие компьютеры. К USB можно подключить такие периферийные устройства, как модем, телефон, джойстик, клавиатура и устройство управления указателем (мышь).
Бесплатная утилита USBready (www.usb.org) позволяет проверить программное и аппаратное обеспечение компьютера на предмет поддержки USB. Большинство компьютеров, выпущенных до 1995 года, не поддерживают USB. Широкое распространение этого стандарта началось с 1996 года, поэтому в компьютерах, выпущенных с конца 1997 гада, практически наверняка есть порты USB. Интересной особенностью USB является возможность подвода мощности ко всем подключаемым устройствам через шину. Благодаря поддержке Plug and Play система "опрашивает" подключаемое устройство о его энергетических потребностях и, если уровень мощности превосходит допустимый, выдает предупреждение. Это наиболее эффективно для портативных компьютеров, емкость батарей которых ограничена.
Несомненным достоинством интерфейса типа USB является то, что для обслуживания всех устройств универсальной последовательной шины требуется только одно прерывание. Это означает, что можно присоединить 127 устройств я все они будут использовать одно прерывание. В современных ПК так часто не хватает свободных адресов прерываний, что это, пожалуй, самое ценное достоинство USB.
USB 2.0
Спецификация USB 2.0 обратно совместима с USB 1.1 и использует те же кабели, разъемы и программное обеспечение, однако предлагаемая скорость передачи данных в 40 раз выше, чем в оригинальной спецификации версий 1.0 и 1.1. Такое повышение производительности позволяет использовать более современную периферию — камеры для видеоконференций, сканеры, принтеры, устройства хранения данных. Для конечного пользователя USB 2.0 ничем не отличается от 1.1, за исключением производительности. Все существующие устройства USB 1.1 работают на меньшей скорости с шиной USB 2.0. Сравнительные данные о производительности разных версий USB приведены в табл. 8.8.
Таблица 8.8. Скорость передачи данных различных версий USB
Интерфейс
Мбит/с
Мбайт/с
USB 1.1 (низкая скорость)
1,5
0,1875
USB 1.1 (высокая скорость)
12
1,5
USB 2.0
480
60
Если в системе или на системной плате имеются порты USB 2.0 (Hi-Speed USB), необходимо обеспечить поддержку USB 2.0 в системной BIOS и установить соответствующий драйвер. В противном случае быстродействие портов USB 2.0 будет равнозначно быстродействию USB 1.1.
Для работы с высокопроизводительными устройствами USB 2.0 необходим концентратор, поддерживающий эту же версию спецификации USB. Можно использовать старый концентратор USB 1.1, но повышения производительности устройств USB 2.0 достичь не удастся (максимальная скорость передачи данных будет ограничена 1,5 Мбайт/с). Устройства, подключенные к концентратору USB 2.0, будут работать на максимальной скорости— около 60 Мбайт/сдля USB 2.0 и 1,5 Мбайт/с для USB 1.1.
Для одновременной совместной работы устройств USB 2.0 и 1.1, подключенных к высокопроизводительному концентратору USB 2.0, используется сложная система буферизации входящих данных. Таким образом, каждое устройство будет работать на максимально возможной скорости. При взаимодействии с подключенным периферийным устройством USB 2.0 концентратор просто повторяет высокоскоростные сигналы; тем не менее при обработке данных, пере-
даваемых к устройству USB 1.1 и от него, концентратор буферизирует транзакцию и уменьшает скорость передачи данных от высокоскоростного хост-контроллера 2.0 (в ПК) к устройству USB 1.1. Таким образом устройства USB 1.1 могут одновременно работать с периферийными устройствами стандарта USB 2.0, что не отразится существенно на пропускной способности сети. Устройства и концентраторы USB 2.0 были представлены ведущими производителями и в настоящее время получили самое широкое распространение. Устройства USB 2.0, в отличие от USB 1.1, можно установить внутри системы. Некоторые производители плат расширения USB 2.0 оснащают платы как внутренними, так и внешними портами USB.
Как определить, какие устройства поддерживают стандарт USB 1.1, а какие стандарт USB 2.0? В конце 2000 года организация USB Implementor's Forum (USB-IF), которая является владельцем и разработчиком стандартов USB, представила новые логотипы (рис. 8.7) для изделий, прошедших сертификационные испытания. Как видите, стандарт USB 1.1 теперь называется просто USB, а стандарт USB 2.0 получил название Hi-Speed USB.
Рис. 8.7. Новые логотипы USB 1.{-совместимых (слева) и USB 2.0-совместимых (справа) устройств
Кабели, разъемы, концентраторы и периферийные устройства USB можно также идентифицировать благодаря обозначениям, показанным на рис. 8.8. Символ “+", добавленный к значку справа, указывает на то, что порт или устройство поддерживают стандарт USB 2.0 (Hi-Speed USB) наравне с USB 1.1.
Поддержка USB 1 .хПоддержка USB 1 .хПоддержка USB 2.0 и 1.xПоддержка USB 2.0 и 1.xРис. 8.8. Значки на кабелях, разъемах, концентраторах и периферийных устройствах USBРис. 8.8. Значки на кабелях, разъемах, концентраторах и периферийных устройствах USB
Поддержка USB 1 .х
Поддержка USB 1 .х
Поддержка USB 2.0 и 1.x
Поддержка USB 2.0 и 1.x
Рис. 8.8. Значки на кабелях, разъемах, концентраторах и периферийных устройствах USB
Рис. 8.8. Значки на кабелях, разъемах, концентраторах и периферийных устройствах USB
Стандарт USB On-The-Go
В декабре 2001 года USB-IF выпустила дополнение к стандарту USB 2.0, получившее название USB On-The-Go. Стандарт был разработан для того, чтобы устранить один из основных недостатков USB — обязательное наличие ПК для передачи данных между двумя внешними устройствами. Другими словами, невозможно подключить две цифровые камеры друг к другу и передавать между ними изображения без компьютера, выступающего в качестве “дирижера" передачи данных. Соответствующие устройства USB On-The-Go все равно можно подключать к ноутбуку, а при прямом подключении к другим устройствам пользователь получает ряд новых возможностей.
Хотя стандарт USB On-The-Go и совместим с периферийными устройствами ПК, основной сферой его применения являются устройства USB, относящиеся к бытовой электронике. Такие устройства, как цифровые видеомагнитофоны, теперь можно подключать к другим видеомагнитофонам для передачи записанных фильмов или клипов; можно передавать данные с одного карманного компьютера на другой и т.д.
Адаптеры USB
Если у нас есть несколько устройств, а системная плата поддерживает последнюю версию спецификации USB, можно приобрести специальные адаптеры-преобразователи. Существуют следующие типы таких адаптеров;
US В-параллельный порт (принтер);
USB-носледовательный порт;
USB-SCS1;
USB-Ethernet;
USB-клавиатура/мышь;
USB-TV/video.
Рассмотрим эти устройства более подробно. Если модуль представляет собой однокомпонентное устройство, активные электронные схемы собираются вместе с кабелем в корпусе модуля либо монтируются на одном из концов кабеля. Электронные схемы, питание к которым подается по шине USB, преобразуют поступающие сигналы в сигналы, соответствующие интерфейсу второго устройства. Если у вас нет возможности установить плату базового адаптера, использовать устройство с помощью порта USB намного лучше, чем вообще отложить его в сторону. Например, адаптер USB-to-Ethernet позволяет подключать компьютер к широкополосным Intenet-устройствам. таким, как кабельный или DSL-модем.
Тем не менее подобные адаптеры имеют ряд недостатков. Прежде всего это высокая цена: адаптеры стоят от 30 до 100 долларов. Это может показаться невероятным, но адаптер USB-to- Parallel, необходимый для подключения принтера, стоит 40 долларов, что составляет примерно половину общей стоимости устройства печати. Кроме того, существуют и другие ограничения. Например, преобразователь USB-to- Parallel работает только с принтерами и не подходит для подключения сканеров, цифровых фотоаппаратов, внешних накопителей и других параллельно подключаемых устройств. Поэтому, приобретая адаптер, убедитесь, что он подходит к тому или иному устройству. В том случае, если необходимо использовать несколько различных устройств, позаботьтесь о приобретении специальных концентраторов USB, которые содержат порты различных типов. Такне концентраторы иногда называют многофункциональными концентраторами USB, репликаторами USB-портов или установочными станциями USB. Их стоимость значительно выше, чем у концеггграторов, содержащих только порты USB, но в то же время гораздо ниже общей стоимости концентратора USB и двух или более адаптеров USB.
Для подключения двух компьютеров обратите внимание на адаптер прямого соединения USB. С помощью этого типа устройств можно создать USB-сеть. Это пригодится любителям сетевых игр для двоих игроков, когда каждый из них использует собственную систему. Кроме того, такой тип соединения обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем прямое параллельное соединение. Также существуют специальные контроллеры USB, позволяющие периферийному устройству использовать две и более USB-шины. Как прямое соединение, так и контроллеры USB технически не определены в официальной спецификации USB, хотя все равно имеют право на существование.
IEEE-1394 (FireWire или i.Link)
В конце 1995 года отдел стандартов Института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers — IEEE) опубликовал стандарт IEEE-1394 (или сокращенно 1394). Эти цифры — порядковый номер нового стандарта, который явился результатом обширных исследований в области мультимедийных устройств. Его основное преимущество заключается в высокой скорости передачи данных. Сегодня скорость передачи, поддерживаемая этим стандартом, достигает 400 Мбит/с.
Стандарты 1394
Текущая версия стандарта 1394 получила название 1394а (иногда ее называют по году опубликования стандарта — 1394а-2000). Стандарт 1394а предназначен для решения проблем, присущих оригинальной версии стандарта 1394 и связанных с совместимостью и многофункциональностью. В этом стандарте реализованы те же разъемы и поддерживаются те же скорости передач, что и в оригинальном стандарте 1394.
Предлагаемый стандарт 1394b, как ожидается, будет поддерживать околеть передачи данных, равную 1 600 Мбит/с; скорости передач будущих версий этого стандарта смогут достичь 3 200 Мбит/с. Стандарт' 1394b будет поддерживать более высокие скорости, чем существующие в настоящее время стандарты 1394/1394а. Это связано с внедрением новых сетевых технологий, в частности стеклянного и пластикового волоконно-оптических кабелей и кабеля UTP 5-й категории, а также с увеличением возможного расстояния между устройствами, использующими кабельное соединение 5-й категории, и улучшением принципа передачи сигналов. Стандарт 1394b будет обратно совместим с устройствами 1394а. Стандарт 1394 также известен под двумя другими именами: i.Link и FireWire. Первое название используется компанией Sony и является попыткой сделать этот стандарт более “дружественным" для конечных пользователей. Многие компании, занимающиеся производством устройств 1394 для ПК, поддержали инициативу Sony. Термин FireWire является зарегистрированной торговой маркой компании Apple. Несмотря на это, в мае 2002 года компания Apple и организация 1394 Trade Association приняли соглашение, позволяющее производителям и дилерам, входящим в ассоциацию, получать бесплатные лицензии торговой марки FireWire на разработку устройств, соответствующих стандарту 1394. При этом устройства должны предварительно пройти ряд специальных тестов. В компании Apple термин FireWire продолжает использоваться в качестве рыночного названия устройств IEEE-1394. Например, FireWire 400 относится к IEEE-1394а-сов мести мой продукции, а термин FireWire 800 используется для обозначения устройств, отвечающих т[юбованиям стандарта IEEE-1394b.
Технические характеристики 1394а
Высокоскоростная локальная последовательная шина FireWire способна передавать данные со скоростью 100, 200 и 400 Мбит/с (12,5, 25 и 50 Мбайт/с), а при работе с некоторыми типами файлов — до 1 Гбит/с, Большинство адаптеров ПК поддерживают скорость 200 Мбит/с (25 Мбайт/с), хотя текушие устройства могут работать только со скоростью 100 Мбит/с (12,5 Мбайт). К одному внутреннему адаптеру IEEE-1394 можно одновременно подключить до 63 устройств, которые размещаются по разветвленной цепочке или подключаются к единому шлейфу, не требуя наличия отдельного концентратора, хотя он и рекомендуется для устройств, которые будут отключаться/подключаться в оперативном режиме. Кабель устройств 1ЕЕЕ-1394 позаимствован у игровой системы Nintendo GameBoy и состоит из шести проводов: по четырем передаются данные, а по двум осуществляется энергопотребление. Подключение к системной плате осуществляется с помощью выделенного интерфейса IEEE-1394 или платы РС1. На рис. 8.9 показаны кабель, гнездо и разъем IEEE-1394.
Шина данных 1394 была создана на основе шины FireWire, изначально разработанной компаниями Apple и Texas Instruments; кроме того, она является элементом нового стандарта последовательной шины Serial SCSI.
Эта шина использует простой 6-проводной кабель, состоящий из двух различных пар линий, предназначенных для передачи тактовых импульсов и информации, а также двух линий питания. Как и USB, IEEE-1394 полностью поддерживает технологию Plug and Play, в том числе возможность горячего подключения (установка и извлечение компонентов без отключения питания системы). По структуре шина 1394 не так сложна, как параллельная шина SCSI, и устройства, подключаемые к ней, могут потреблять от нее ток до 1,5 А. По производительности шина IEEE-1394 превосходит Ultra-Wide SCSI, стоит гораздо меньше, а подсоединить устройства к пей намного проще.
Стандартный б-контапный6-контактный
порт IEEE-1334кабель IEEE-1394
Рис. 8.9. Кабель, разъемы и соединитель шины IE ЕЕ-1394
Шина 1394 построена па разветвляющейся топологии и позволяет использовать до 63 узлов в цепочке и подсоединять при этом к каждому узлу до 16 устройств. Если этого недостаточно, то можно дополнительно подключить до 1 023 шинных перемычек, которые могут соединять более 64 000 узлов) Кроме того, шина 1394 может поддерживать устройства, построенные на одной шине, но работающие на разных скоростях передачи данных, как и SCSI. Большинство адаптеров 1394 имеют три узла, каждый из которых поддерживает 16 устройств.
Подключить к компьютеру через шину 1394 можно все виды дисковых накопителей, включая жесткие, оптические, CD- и DVD-ROM. К шине 1394 могут подключаться цифровые видеокамеры, устройства с записью на магнитную ленту и многие другие высокоскоростные периферийные устройства. Шина 1394 используется в некоторых настольных и портативных компьютерах в качестве замены или дополнения внешних высокоскоростных шин данных, таких, как USB н SCSI.
В настоящее время наборы микросхем системной логики, поддерживающие шину 1394, уже предлагаются производителями. Также поддержка работы с этой шиной встроена в Windows 95/98 и Windows NT/2OO0/XP. В настоящее время шина 1394 получила наиболее широкое распространение в области цифровых видеоустройств (камеры, видеомагнитофоны и т.д.). Подобные устройства выпускают компании Sony, Panasonic, Sharp, Matsushita и др. Компания Sony не стала отступать от своих традиций и выпустила уникальный четырехконтактный разъем, который можно подключить к карте PC Card IEEE-1394 только с помощью специального адаптера. Кроме того, Sony использует собственное название стандарта — i.Link. Помимо цифровых видеоустройств, стали появляться устройства обработки видеоданных. Например, компании Adaptec и Texas Instruments выпускают адаптеры PCI, поддерживающие IEEE-1394.
Цифровое видео и периферийные устройства IEEE-1394 становятся все более взаимосвязанными, поэтому многие адаптеры FireWire поставляются в комплекте с программным обеспечением по захвату и монтажу видео. Цифровая видеокамера или видеозаписываюшее оборудование позволяют сделать ноутбук настоящим монтажным центром фильмов и видеоклипов. Для этого, разумеется, нужна поддержка портов ввода-вывода IEEE-1394, реализация которых в системных платах встречается довольно редко.
Технические характеристики 1394b
Спецификация IEEE-1394b является вторым поколением стандарта 1394. Первые устройства, соответствующие стандарту IEEE-1394b (высокопроизводительные внешние накопители на жестких дисках), были представлены в январе 2003 года. В этом стандарте определены два новых 9-жильных кабеля и соответствующие 9-контактные разъемы, обеспечивающие передачу данных по медному или волоконно-оптическому кабелю со скоростью 800 -3200 Мбит/с. Кроме
того, в стандарт 1394b включены другие новые возможности, позволяющие еще больше увеличить скорость передачи данных.
Самовосстанавливаимциеся контуры. При неправильном подключении уст|юйств 1394b, которое приводит к образованию логической петли, интерфейс выполняет автоматическую коррекцию. Аналогичное подключение устройств 1394а делало их дальнейшую работу невозможной и требовало правильного подключения кабеля.
Постоянный сдвоенный симплекс. При использовании сдвоенных пар проводов каждая пара передает данные "своему" устройству, поэтому скорость передачи данных остается постоянной,
Поддержка волоконно-оптического кабеля и сетевого кабеля CATS, а также стандартного медного кабеля 1394а и 1394b.
Улучшенная схема разрешения конфликтов между сигналами, которая позволяет повысить производительность и длину используемого кабеля.
Поддержка сетевого кабеля CATS, несмотря на то что он использует пары контактов 1-2 и 7-8 только для повышения надежности. Это позволяет обойтись без применения пересекающихся кабелей.
В первых версиях стандарта IEEE-1394b используется новый 9-жильный интерфейс, содержащий две пары сигнальных проводов. Несмотря на это, были созданы две разные версии порта 1394b, которые обеспечивают возможность подключения 1394а-совместимых устройств к порту 1394b:
бета-версия;
двухстандартная версия.
Разъемы бета-версии используются только с устройствами 1394b, тогда как двухстандарт- пая версия поддерживает разъемы того и другого типа (т.е. 1394а и 1394b). Разъемы и кабели имеют одинаковую схему расположения выводов, но отличаются формой и положением ключей (рис. 8.10).
Гнездо двухстандартной версии (подходит хак для стандартных, так и для кабелей бета-версии)Гнездо двухстандартной версии (подходит хак для стандартных, так и для кабелей бета-версии)
Гнездо двухстандартной версии (подходит хак для стандартных, так и для кабелей бета-версии)
Гнездо двухстандартной версии (подходит хак для стандартных, так и для кабелей бета-версии)
Кабельный разъем 1394 b
Рис. 8.10. Двухстандартные кабели, бета-кабели и разъемы 1394b. В устройствах 1394b часто используются разъемы обеих версий
Обратите внимание, что двухстандартные кабели и разъемы имеют более узкие пазы, чем кабели и разъемы бета-версии, что предотвращает случайное подключение кабелей, предназначенных для устройств 1394а, к бета-разъемам. На рис. 8.11 показаны различные типы кабелей.
9-контактный9-контактныйРис. 8.11. Кабель бета-версии с 9-кантактпыми разъемами (вверху) и двухстандартные кабели с 4-контактным (посередине) и 6-контактным (внизу) разъемамиРис. 8.11. Кабель бета-версии с 9-кантактпыми разъемами (вверху) и двухстандартные кабели с 4-контактным (посередине) и 6-контактным (внизу) разъемами
9-контактный
9-контактный
Рис. 8.11. Кабель бета-версии с 9-кантактпыми разъемами (вверху) и двухстандартные кабели с 4-контактным (посередине) и 6-контактным (внизу) разъемами
Рис. 8.11. Кабель бета-версии с 9-кантактпыми разъемами (вверху) и двухстандартные кабели с 4-контактным (посередине) и 6-контактным (внизу) разъемами
Сравнение IEEE-1394а и USB 1.1/2.0
13 табл. 8.9 приведена сравнительная характеристика двух новых технологий — 1ЕЕЕ-1394 и USB.
Практически ни один из наборов микросхем системной логики не поддерживает порты 1394а или 1394b. В большинстве случаев на системную плату устанавливается дополнительная микросхема, что увеличивает ее общую стоимость. Стоимость схемы 1394 (и 0,25 доллара лицензионного платежа, отчисляемые компании Apple Computer за каждую систему), а также то обстоятельство, что каждая системная плата уже содержит порты USB, ограничивает распространение интерфейса 1394 (FireWire) на рынке компьютеров.
В настоящее время практически все ноутбуки содержат, как минимум, два порта USB 2.0, однако лишь некоторые модели включают в себя порт FireWire 400 или FireWire 800. Тем не менее при желании эти порты можно добавить с помощью адаптеров PC Card.
Таблица 8.9. Сравнение технологий IEEE-1394 и USB
IEEE-1394а (i.Unk или FireWire)
IEEE-1394 (или
FireWire 800)
USB 1.1
USB 2.0
Необходимость в наличии основного узла
Нет
Нет
Да
Да/Нет'
Максимальное количество устройств
63
63
127
127
Горячее подключение
Да
Да
Да
Да
Максимальная длина кабеля между устройствами, м
4.5
4,5 (9-жильиый медный);
100(оптическое стекловолокно)1
5
5
Скорость передачи, Мбит/с (Мбайт/с)
200(25)
800(100)
12{1,6}
480(60)
Возможная скорость передачи, Мбит/с (Мбамт/с)
400(50), 800 (100), 1000 (125)
1 500 (400);
3 200(800)
Не определена
Не определена
Типичные
Цифровые видеокамеры.
Все устройства
Клавиатуры, мыши,
Все устройства
подключаемые
цифровые видеокамеры
1394а
джойстики, модемы,
USB 1,1,а также
устройства
высокого разрешения, HDTV, высокоскоростные устройства, сканеры высокого разрешения, электронные музыкальные инструменты
цифровые видеокамеры низкого разрешения, низкоскоростные устройства, принтеры, сканеры низкого разрешения
цифровые видеокамеры, цифровые видеокамеры высокого разрешения, HDTV, высокоскоростные устройства, сканеры высокого разрешения
лАя подключения USB On-The-Go.
^Кабель CAT-5 UTP поддерживает старость передачи данных до 100Мбит/с (100 м максимум); оптическое стекловолокно со ступенчатым показателем преломления поддерживает скорости передачи 100 и 200 Мбит/с (50 м максимум).
Стандартные последовательные и параллельные порты
Последовательные и параллельные порты традиционно были основными коммуникационными портами ПК и по-прежнему остаются в некоторых системах, однако уже практически исчезли из ноутбуков.
Последовательные порты (они же коммуникационные, или COM-порты) изначально использовались устройствами, которым требовалось двунаправленное взаимодействие с системой. Сюда относятся модемы, мыши, сканеры, дигитайзеры и любые другие устройства, которые “говорят" с ноутбуком и получают соответствующий "ответ". Новые последовательные порты позволяют осуществлять высокоскоростную двунаправленную передачу данных.
Несколько компаний разрабатывают программы, с помощью которых возможна передача данных между ПК посредством последовательных или параллельных портов. Программа передачи файлов была включена в DOS 6.0 и выше (Interlink), а также в Windows 95 и более поздние версии (прямое кабельное соединение). В настоящее время на рынке присутствует несколько программ, демонстрирующих нетрадиционный подход к параллельным портам. Например, к параллельному порту можно подключить накопители на гибких дисках повышенной емкости, накопители CD-ROM, сканеры и устройства хранения данных на магнитной ленте.
Последовательные и параллельные порты практически полностью вытеснены портами USB 2.0 и FireWire, однако в некоторых системах они продолжают выполнять важные функции по обеспечению ввода -вывода.
Последовательные порты
Асинхронный последовательный интерфейс — это основной тип интерфейса, с помощью которого осуществляется взаимодействие между компьютерами. Термин асинхронный означает, что при передаче данных не используются никакие синхронизирующие сигналы и от-
дельные символы могут передаваться с произвольными интервалами, как, например, при вводе данных с клавиатуры.
Каждому символу, передаваемому через последовательное соединение, должен предшествовать стандартный стартовый сигнал, а завершать его передачу должен столовый сигнал. Стартовый сигнал — это нулевой бит, называемый стартовым битом. Он должен сообщить принимающему устройству о том, что следующие восемь бит представляют собой байт данных. После символа передаются один или дпа стоповых бита, сигнализирующие об окончании передачи символа. В принимающем устройстве символы распознаются по появлению стартовых и стоповых сигналов, а не по моменту их передачи. Асинхронный интерфейс ориентирован на передачу символов (байтов), а при передаче используется примерно 20% информации только для идентификации каждого символа.
Термин последовательный означает, что передача данных осуществляется по одиночному проводнику, а биты при этом передаются последовательно, один за другим. Такой тип связи характерен для телефонной сети, в которой каждое направление обслуживает один проводник.
Типичные расположения последовательных портов
Стандартные ноутбуки оснащены одним последовательным портом, разъем которого располагается на задней панели корпуса. Встроенными последовательными портами управляет или микросхема Super I/O системной платы, или интегрированная микросхема South Bridge.
Если требуется больше последовательных портов (или если такие порты вообще отсутствуют), можно приобрести адаптер PC Card, содержащий необходимое количество портов.
Обнаружение несущей 1Получение данных2Передача данных3_Гот ов ноет ь т ерм иная а*Внешнее Общий5устройствоГотовность данных6Запрос на отправку7Разрешение на о травку8Индикатор вызова9Обнаружение несущей 1Получение данных2Передача данных3_Гот ов ноет ь т ерм иная а*Внешнее Общий5устройствоГотовность данных6Запрос на отправку7Разрешение на о травку8Индикатор вызова9Обратите внимание, что модемы на основе адаптеров PC Card содержат встроенный последовательный порт. На рис. 8.12 показана стандартная схема 9-контактного разъема DB-9, используемого во всех современных последовательных портах.
Обнаружение несущей 1
Получение данных2
Передача данных3_
Гот ов ноет ь т ерм иная а*
Внешнее Общий5
устройствоГотовность данных6
Запрос на отправку7
Разрешение на о травку8
Индикатор вызова9
Обнаружение несущей 1
Получение данных2
Передача данных3_
Гот ов ноет ь т ерм иная а*
Внешнее Общий5
устройствоГотовность данных6
Запрос на отправку7
Разрешение на о травку8
Индикатор вызова9
Разъем поеледовательного порта
Рис. 8.12. Современный (стандарта АТ) 9-контактный разъем для последовательного порта
На рис. 8.13 предоставлена схема стандартного 25-контактного разъема.
Последовательный порт позволяет подключить устройства различного типа, например модемы, графопостроители, принтеры, а также другие компьютеры, сканеры штрих-кодов и модули управления различными устройствами.
В табл. 8.10 и 8.11 показаны назначения контактных выводов для 9- и 25-контакт но го последовательных разъемов, а в табл. 8.12 — соответствие выводов между этими разъемами.
13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14
Внешнее устройство
ОписаниеКонтакт
Корпус1
Передаваемые данные2
Разъем последовательного порта
Принимаемые данные3
Запрос передачи4
ГЪтовность к передаче5
Готовность данных6
Общий7
Обнаружение несущего сигнала8
Токовый выход передатчика (+)9
Корпус10
Токовый выход передатчика (■)11
Корпус12
Корпус13
Корпус14
Корпус15
Корпус16
Корпус17
Токовый вход приемника (+)18
Корпус19
Готовность терминала20
Корпус21
Индикатор вызова22
Корпус23
Корпус24
Токовый вхо д л рием ни к а (-)25
Рис. 8.13. Спецификация оригинального 25-коитакт»юго разъема последовательного порта
Таблица 8.10. Назначение выводов 9-контактного разъема последовательного порта
Вывод
Сигнал
Описание
Тип вывода
1
СО
Обнаружение несущего сигнала
Вход
2
RD
Принимаемые данные
Вход
3
ТО
Передаваемые данные
Выход
4
DTR
Готовность терминала
Выход
5
SG
Общий сигнал
6
DSR
Готовность данных к передаче
Вход
7
RTS
Запрос передачи
Выход
в
CTS
Готовность внешнего устройства к приему
Вход
9
RI
Индикатор вызова
Вход
Таблица 8.11. Назначение выводов 25-контактного разъема последовательного порта
Вывод
Сигнал
Описание
Тип вывода
1
—
Корпус
—
2
то
Передаваемые данные
Выход
3
RD
Принимаемые данные
Вход
4
HTS
Запрос передачи
Выход
5
CTS
Готовность внешнего устройства к приему
Вход
6
osn
Готовность данн ых к передаче
Вход
7
SG
Общий сигнал
—
в
CD
Обнаружение несущего сигнала
Вход
9
—
Токовый выход передатчика (+)
Выход
11
—
Токовый выход передатчика (-)
Выход
18
—
Токовый вход приемника (+)
Вход
20
DTR
Готовность терминала
Выход
22
RI
Индикатор вызова
Вход
25
—
Токовый вход приемника (-)
Вход
Таблица 8.12. Соответствие выводов между 9- и 25-контактным разъемами
9-контактный разъем25-контактный разъем Сигнал Описание
1
8
CD
Обнаружение несущего сигнала
2
3
RD
Принимаемые данные
3
2
TD
Передаваемые данные
4
20
DTR
Г отовность терминала
5
7
SG
Общий сигнал
6
6
DSR
Готовность данных к передаче
7
4
RTS
Запрос передачи
8
5
CTS
Готовность внешнего устройства к приему
9
22
RI
Индикатор вызова
Микросхема UART
Основой любого последовательного порта является микросхема UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter — универсальный асинхронный приемы ик/передатчик). С ее помощью осуществляется управление преобразованием данных из принятого от компьютера параллельного формата в последовательный и наоборот.
В настоящее время производители предлагают несколько видов микросхем UART; UART 16550 содержит 16-байтовый буфер, позволяющий передавать данные с более высокой скоростью. Буфер используется по принципу FIFO (First In/First Out, т.е. первым пришел — первым ушел).
В большинстве системных плат отдельная микросхема UART отсутствует, поскольку ее функции выполняются микросхемой Super I/O или South Bridge.
Замечание
Для получения информации о микросхеме UART щелкните на кнопке Пуск (Start), затем выберите команду Настройкам Панель управления (Settings^ Control Panel), щелкните на пиктограмме Модемы (Modems), появится диалоговое окно Свойства: Модемы (Modem: Properties). В нем выберите вкладку Диагностика (Diagnostics) и щелкните на кнопке Дополнительно (More). Появится одноименное диалоговое окно, в котором будут указаны параметры порта, включая и тип микросхемы UART. Если к порту подключен модем, то вы увидите также информацию о модеме.
Встроенные последовательные порты
Уже в середине 1990-х годов, начиная с поздних моделей 486-х компьютеров, вместо отдельных микросхем UART начал использоваться компонент системной платы, получивший название Super I/O. Этот компонент, как и многорежимный параллельный порт, обычно со-
держит два последовательных порта UART, контроллер гибких дисков, контроллер клавиатуры, иногда память CMOS; все эти элементы расположены в одной крошечной микросхеме. Однако эта микросхема работает так, будто все перечисленные устройства были установлены отдельно, а именно: с программной точки зрения операционная система и выполняемые приложения взаимодействуют с микросхемами UART как с отдельно установленными модулями на платах адаптера последовательного порта. В современных системах функции компонента Super I/O интегрированы в микросхему South Bridge. Эта микросхема с интегрированным вводом-выводом, как и компонент Super I/O, непосредственно взаимодействует с npoipaMM- ным обеспечением.
Конфигурация последовательных портов
Поступление в последовательный порт каждого очередного байта должно обязательно “привлекать внимание" компьютера. Осуществляется это подачей сигнала на линию запроса прерывания (IRQ). В 8-разрядной системной шине ISA предусмотрено восемь таких линий, а в 16-разрядиой ISA — 16. Обычно запросы IRQ обслуживает микросхема контроллера прерываний типа 8259: в стандартной конфигурации для порта СОМ1 предназначена линия IRQ 4, а для COM2— линия IRQ3. Даже в самых современных системах конфигурация СОМ-иортов осталась без изменений, что необходимо для совместимости со старыми версиями программного и аппаратного обеспечения.
При установке в компьютер последовательный порт необходимо настроить для использования конкретного адреса порта ввода-вывода и прерывания IRQ. Лучше всего при этом использовать стандарты, принятые для последовательных портов (табл. 8.13).
Таблица ВЛ 3. Стандартные адреса ввода-вывода и прерывания для последовательных портов
Имя порта Адрес порта Прерывание
СОМ1
3FBh-3FFh
IRQ 4
COM2
2F8h-2FRl
1R0 3
COM3
3ESh-3Efh
IRQ 4*
COM4
2E8h-2Efh
IRQ3*
‘Хотя порты COM3 и COM4 могут совместно с портами COMt и COM2 использовать прерывания IRQ3 и IRQ 4, не рекомендуется конфигурировать парты таким образом. Если необходимы дополнительные последовательные порты, то лучше установить COM3 на IRQ 5 или IRQ 10, а COM4 — на IRQ 11 (конечно, если эти прерывания IRQ не используются другими адаптерами).
Если, кроме стандартных СО Ml и COM2, устанавливаются еще и дополнительные последовательные порты, обязательно убедитесь, что они используют уникальные номера прерываний, не вызывающие конфликтов. При установке адаптера последовательных портов проверьте, не используются ли прерывания IRQ 3 и IRQ4.
Производители BIOS никогда не встраивают поддержку COM3 и COM4 в свои продукты. Поэтому DOS не может работать с последовательными портами выше COM2, поскольку получает информацию об интерфейсах ввода-вывода из BIOS. Наличие и типы установленных устройств определяются BIOS при проведении тестирования POST (Power On Self Test); при этом проверяются только два первых инсталлированных порта. Подобные проблемы не касаются Windows, поскольку Windows 95 и выше поддерживают до 128 портов,
Тестирование последовательных портов
Последовательные и параллельные порты можно протестировать программным или аппаратно-программным способом. Программные тесты выполняются с помощью специальных программ, например MSD, а аппаратно-программные — с помощью разъемов-заглушек, подключаемых к портам.
Программа Microsoft Diagnostics (MSD)
Диагностическая программа MSD входит в MS-DOSG.r, Microsoft Windows И Windows 9.г/ Me/2000. Ранние версии программы поставлялись также с такими приложениями Microsoft, как Microsoft Word для DOS. Хочу заметить, что на компакт-диске с Windows 95 эта программа, как правило, находится в папке \other\msd, а на компакт-диске с Windows 98/Ме/2000 — в папке \tools\oldmsdos. Эта программа автоматически нс устанавливается при инсталляции операционной системы. Чтобы использовать MSD, ее необходимо запустить непосредственно с компакт-диска или предварительно скопировать на жесткий диск.
Многие программы диагностики типа MSD работают лучше (дают наиболее точные результаты) в среде DOS, поэтому рекомендуется запускать компьютер в режиме DOS перед их использованием.
Для запуска программы MSD перейдите в каталог, в котором расположен файл Msd. ехе. В командной строке DOS введите MSD и нажмите клавишу <Enter>. Через некоторое время на экране появится меню.
Выберите параметр Serial ports — появится информация о микросхеме DART, которая установлена в последовательный порт вашего компьютера, а также о доступных портах. Если в этот момент какой-нибудь из портов используется, например к нему подключена мышь, то программа сообщит И об этом. .
Программа MSD хороша тем, что отображает на экране информацию только о доступных портах. Другими словами, если какой-нибудь порт не реагирует на тест, он не попадает в отчет программы, поэтому при проверке неисщювности портов я всегда использую MSD.
Диагностика a Windows
Информация о том, работают ли порты, отображается и в Windows 95 и в Windows 98/Ме. Сравните размер и дату создания файлов СОММ,DRV (16-разрядный драйвер последовательного порта) и SERIAL.VXD (32-разрядный драйвер последовательного порта) в папке \Windows\System с оригинальными файлами на инсталляционном компакт-диске е операционной системой. Проверьте, чтобы в файле SYSTEM. INI были следующие строки:
[boot]
comm.drv=comm.drv
[386enh]
device=*vcd
Файл SERIAL.VXD загружается с помощью параметров системного реестра, а не файла SYSTEM.INI.
Для работы с устройствами интерфейса RS-232 п Windows 2000 используются драйверы SERIAL. SYS и SERENUM. SYS. Размер и дату создания этих файлов, каходяшихся в каталоге SYSTEM, можно сравнить с оригинальными файлами инсталляционного компакт-диска Windows 2000.
Если же оба файла соответствуют оригинальным, то проверьте адрес ввода-вывода и прерывание последовательного порта. Для этого щелкните Правой кнопкой мыши на пиктограмме Мой компьютер (Му Computer) и из открывшегося меню выберите команду Свойства (Properties). В появившемся диалоговом окне выберите вкладку Устройства (Device Manager) — на экране отобразится список подключенных к компьютеру устройств. Если устройство функционирует неправильно, то рядом с его названием появится восклицательный знак в желтом кружке. Раскройте список портов и дважды щелкните на том из них, который вас интересует. Windows укажет, работает ли этот порт, или же назовет устройства, которые конфликтуют с ним. Если параметры распределения ресурсов изменить нельзя, перезагрузите систему, зайдите в BIOS и поменяйте параметры нужных портов.
Зачастую пользователи подключают модемы, не поддерживающие стандарт Plug arid Play, в порт COM3, а мышь или другое устройство — в порт С0М1. Как правило, оба порта поддерживают одно и то же прерывание (IRQ), т.е. их нельзя использовать совместно. Попробуйте присвоить порту COM3 или COM4 другой адрес прерывания, который не будет конфликтовать с адресами СОМ1 или COM2. Кроме того, при подключении некоторых видеоадаптеров к COM4 также могут возникнуть проблемы адресации прерываний.
Тестирование с замыканием петли
Одним из самых надежных является тест с замыканием петли, который позволяет проверить исправность не только последовательного порта, но и подключенных кабелей. Замыкать при этом можно как внутреннюю (цифровую), так и внешнюю (аналоговую) петли. Тест с внутренней петлей может быть выполнен только с помощью диагностической программы (без дополнительных устройств).
Тест с внешней петлей более эффективен, однако для его выполнения необходим специальный разъем-заглушка, который подключается к гнезду проверяемого порта. Данные, которые передаются последовательным портом, проходя через эту заглушку, возвращаются на приемные контакты разъема, т.е. порт работает одновременно в режимах передачи и приема. Разъем- заглушка представляет собой простой интерфейсный кабель, замыкающий порт на самого себя. Большинство диагностических программ может выполнять тестирование с замыканием петли, причем необходимые разъемы очень часто прилагаются к тестирующим дискетам. Даже если у вас нет необходимого разъема, его можно купить или сделан, самостоятельно.
Во многих случаях приобретение готового набора разъемов с обратной связью обойдется значительно дешевле, чем их кустарное изготовление. Многие компании, занимающиеся продажей диагностического программного обеспечения, продают также и наборы заглушек. Ряд диагностических пакетов, таких, как Check It Suit компании Smith Micro, поставляются в комплекте с заглушками обратной связи.
Преимущество использования заглушки состоит в том, что с ее помощью можно протестировать также кабель: для этого достаточ но установить ее на другой конец кабеля.
Параллельные порты
.Как правило, параллельные порты используются для подключения к компьютеру принтера, Test не менее, несмотря на столь узкую специализацию, параллельные порты стали применяться В1 качестве относительно быстрого интерфейса передачи данных (по сравнению с последовательными портами) между устройствами. В настоящее время порты USB 1.1 обеспечивают нра'ктичес к и такую же скорость, а порты USB 2.0 и IEEE-1394 обладают быстродействием в десятки раз большим, нежели параллельные порты.
В паралле льных портах для одновременной передачи байга информации используется восемь линий. З^тот интерфейс отличается высоким быстродействием, часто применяется для подключения к компьютеру принтера, а также для соединения компьютеров. (Ведь при этом скорость передачи данных значительно выше, чем при соединении через последовательные порты: 4, а не 1 бит за; раз.)
Существенным недостатком параллельного порта является то, что соединительные провода не могут быть слишком длинными. При большой длине соединительного кабеля в него приходится вводить промежуточные усилители сигналов, так как в противном случае возникает множество помех. Назначение выводов стандартного параллельного порта приведено а табл. 8.14.
Таблица 8.14. Стандартный 25-контактный разъем параллельного порта
Вывод
Сигнал
Тип вывода
1
Строб (-)
Выход
2
Данные. битО (+)
Выход
3
Данные, бит 1 (+)
Выход
4
Данные, бит 2 (+)
Выход
5
Данные, бит 3 (+)
Выход
6
Данные, бит4(+)
Выход
7
Данные, бит 5 (+)
Выход
а
Данные, бит 6 (+)
Выход
9
Данные, бит 7 (♦)
Выход
10
Подтверждение (-)
Вход
11
Занятость (+)
Вход
12
Закончилась бумага (+)
Вход
13
Выбор (+)
Вход
14
Автоматический перевод строки (-)
Выход
15
Ошибка (-)
Вход
16
Инициализация принтера (-}
Выход
17
Выбор входа (-)
Выход
18
Данные, возврат бита0 (-(/Общий
Вход
19
Данные, возврат бита 1 (-(/Общий
Вход
20
Данные, возврат бита 2 (-(/Общий
Вход
21
Данные, возврат битв 3 (-(/Общий
Вход
22
Данные, возврат бита 4 (-(/Общий
Вход
23
Данные, возврат битв 5 (-(/Общий
Вход
24
Данные, возврат бита 6 (*)/Общий
Вход
25
Данные, возврат бита? (.(/Общий
Вход
Стандарт IEEE 1284
Этот стандарт был окончательно утвержден в марте 1994 года. В нем определены физические характеристики параллельных портов (режимы передачи данных и т.д.).
Кроме того, в стандарте IEEE 1284 описан характер изменения внешних сигналов, поступающих на многорежимные параллельные порты компьютера, т.е. на порты, которые могут работать в 4- и 8-разрядном режимах, а также в режимах ЕРР и ЕСР.
Хотя IEEE 1284 был выпушен для стандартизации форм сигналов, с помощью которых компьютер "общается" с подключаемыми устройствами, в частности с принтером, этот стандарт интересен и для производителей периферийных устройств, подключаемых к параллельным пор там (дисководов, сетевых адаптеров и др.).
Поскольку IEEE 1284 предназначен только для аппаратного обеспечения и не содержит требований к программному обеспечению, работающему с параллельными портами, вскоре был разработан стандарт, определяющий требования к такому программному обеспечению и направленный на устранение различий между микросхемами параллельных портов разных производителей. В нем, в частности, описана спецификация для поддержки режима ЕРР через BIOS.
Стандартом IEEE 1284 предусмотрена более высокая пропускная способность соединения между компьютером и принтером или двумя компьютерами. Для реализации этой возможности стандартный кабель принтера не подходит. Стандартом IEEE 1284 для принтера предусмотрена витая пара.
В стандарте IEEE 1284 определен также новый разъем. Разъем типа Л определен как штыревой DB25, разъем типа В — как Centronics 36. Разъем типа С является разъемом высокой плотности. Такие разъемы (типа С) устанавливаются на принтерах Hewlett-Packard. Разъемы всех трех типов показаны на рис. 8.14.
Тип ВТип ВIEEE 12М-А (D-SUB)IEEE 12М-А (D-SUB)IEEE1284-B (Centronics)IEEE1284-B (Centronics)Тип СТип С3619Гнездо3619Гнездо1936Разъем1936РазъемIEEE 1264-СIEEE 1264-С
Тип В
Тип В
IEEE 12М-А (D-SUB)
IEEE 12М-А (D-SUB)
IEEE1284-B (Centronics)
IEEE1284-B (Centronics)
Тип С
Тип С
3619
Гнездо
3619
Гнездо
1936
Разъем
1936
Разъем
IEEE 1264-С
IEEE 1264-С
Рис. В.14. Три различных разъема, определенные в стандарте IEEE 1284
Стандарт IEEE 1284 определяет пять режимов работы параллельного порта. Эти режимы комбинируются в порты четырех типов (табл. 8.15).
Таблица 8.15. Типы портов IEEE 1284
Тип параллельного порта
Режим ввода
Режим вывода
Комментарии
Стандартный параллельный порт
Полубайтовый
Совместимый
4-битовый ввод. 8-битовый вывод
Двунаправленный
Байтовый
Совместимый
Ввод-вывод по 8 бит
Усовершенствованный параллельный порт (ЕРР)
ЕРР
ЕРР
Ваод-аыаод по 8 бит
Порте расширенными возможностями (ЕСР)
ЕСР
ЕСР
Ввод-вывод по 8 бит; используется прямой доступ к памяти
Определяемые стандартом IEEE 1284 режимы приведены в табл. 8.16.
Таблица 8.16. Режимы IEEE 1284
Режим параллельного порта
Направление
Скорость передачи, Кбайт/С
Полубайтовый (4 бит)
Только ввод
50
Байтовый {8 бит)
Только ввод
150
Совместимый
Только вывод
150
ЕРР
Ввод-вывод
500-2 000
ЕСР
Ввод-вывод
500-2000
Ниже приведено краткое описание указанных типов и режимов параллельных портов.
Стандартные параллельные порты
В первом компьютере IBM PC существовал только один параллельный порт, предназначенный для передачи информации от компьютера к какому-либо устройству, например к принтеру. Однонаправленность параллельного порта первого PC вполне соответствовала его основному назначению — передаче данных на принтер. Однако во многих случаях желательно было иметь двунаправленный параллельный порт даже для принтера (чтобы можно было реализовать обратную связь, например для принтеров типа PostScript). С однонаправленным параллельным портом осуществить это было невозможно.
Такой тип параллельных портов не предназначался для использования в качестве ввода, однако с помощью специальных схем (в которых четыре сигнальные линии могут быть представлены как 4-разрядное соединение) и однонаправленного параллельного порта можно обеспечить 8-разрядный вывод и 4-разрядный ввод. В настоящее время этот тип портов ис-
пользуется довольно редко, так как в компьютерах, выпущенных после 1993 года, как правило устанавливаются параллельные порты наподобие 8-разрядного, ЕРР и ЕСР.
Стандартный параллельный порт обеспечивает скорость передачи данных 50 Кбайт/с, но при использовании различных усовершенствований пропускную способность можно увеличить до 150 Кбайт/с.
Двунаправленные порты (8-разрядные)
Двунаправленный параллельный порт впервые появился в 1987 году в компьютерах PS/2. Даже сегодня в PC-совместимых компьютерах можно найти порты, которые обычно обозначаются как параллельные "типа PS/2", "двунаправленные" и "расширенные" (extended) параллельные порты. Благодаря такому порту появилась возможность организовать двусторонний обмен данными между компьютером и различными периферийными уст;юйсгвами. Для этого используется несколько бывших прежде свободными контактов разъема параллельного порта, а направление передачи информации определяется специальным битом состояния.
Двунаправленные порты могут работать с 8-разрядным вводом и выводом, используя для этого восемь стандартных линий передачи данных, пропускная способность которых при подключении внешних устройств значительно выше, чем для 4-разрядных портов. Скорость передачи данных при работе через двунаправленный порт около 150 Кбайт/с.
Усовершенствованный параллельный порт (ЕРР)
Это новый тип параллельного порта, который иногда называют быстродействующим параллельным портом (Enhanced Parallel Port — ЕРР). Он разработан компаниями Intel, Xircom и Zenith Data Systems и выпущен в октябре 1991 года. Первыми устройствами, предлагающими возможности усовершенствованного параллельного порта, были портативные компьютеры компании Zenith Data Systems, адаптеры от Xircom и микросхема Intel 82360 SL I/O.
Усовершенствованный параллельный порт работает практически на всех скоростях, поддерживаемых шиной ISA, и предлагает десятикратное увеличение пропускной способности по сравнению с обычным параллельным портом. Этот тип портов разработан специально для таких подключаемых к параллельному порту устройств, как сетевые адаптеры, дисководы и накопители на магнитной ленте. ЕРР соответствует требованиям нового стандарта IEEE 1284 для параллельных портов и передает данные со скоростью до 2 Мбайт/с.
После выхода в 1992 году микросхемы Intel 82360 SLI/O многие производители начали выпускать аналогичные устройства ввода-вывода, в которых были [геализованы возможности ЕРР. Это породило проблему, состоящую в том, что процедуры работы ЕРР на микросхемах различных производи телей существенно различались.
Версия 1.7 порта ЕРР, выпущенная в марте 1992 года, была первой популярной версией, определяющей требования к аппаратному обеспечению. Эта версия не поддерживает стандарт IEEE 1284. В некоторой технической документации ошибочно ссылаются на “ЕРР версии 1.9" как на некий стандарт ЕРР. Запомните; версии 1.9 ЕРР не существует, а все спецификации ЕРР, вышедшие после версии 1.7, являются частью стандарта IEEE 1284.
Таким образом, существует два несовместимых стандарта: ЕРР версии 1.7 и IEEE 1284. Однако благодаря тому, что они довольно похожи друг на друга, начали выпускать периферийное оборудование, поддерживающее оба стандарта, но в некоторых случаях устройства для ЕРР 1.7 могут не работать с портами IEEE 1284.
В настоящее время поддержка портов ЕРР существует во всех наборах микросхем Super I/O, применяемых в современных системных платах и наборах микросхем типа South Bridge с интегрированными функциями ввода-вывода. Поскольку порт ЕРР определен в стандарте 1ЕЕЕ-1284, соответствующая программная поддержка и драйверы встроены, например, в WindowsNT.
Порт с расширенными возможностями (ЕСР)
Другой тип высокоскоростного параллельного порта, называемый портом с расширенны - ми возможностями (Enhanced Capabilities Port — ЕСР), разработан компаниями Microsoft и Hewlett-Packard и выпущен в 1992 году. Подобно ЕРР, этот порт обладал повышенной производительностью и требовал для своей работы специальной логики устройств.
Порт с расширенными возможностями соответствует требованиям стандарта IEEE 1284. Однако, в отличие от ЕРР, он не является портом, специально разработанным для подключения устройств к PC-совместимым компьютерам. Основная цель разработки и выпуска этого типа параллельных портов — поддержка “недорогого" подключения высокоскоростных принтеров. Еще одним отличием ЕСР от ЕРР является то, что режим работы первого из них требует использования канала прямого доступа к памяти, который никак не определен в ЕРР (что зачастую приводит к конфликтам, связанным с устройствами, которые также используют прямой доступ к памяти).
Большинство компьютеров, в которых установлены новейшие микросхемы, могут работать как в режиме ЕСР, так и в ЕРР, однако при взаимодействии с устройствами, подключаемыми к параллельным портам, режим ЕРР работает лучше.
В зависимости от системной платы, распределение канала DMA во встроенном параллельном порте в режиме ЕСР можно осуществить с помощью настройки BIOS или вручную, удалив определенную перемычку с системной платы.
Чтобы определить тип параллельного порта в системе, можно воспользоваться программой Parallel, предназначенной для исследования параллельных портов системы. Благодаря ей вы можете узнать типы портов, ад1юса ввода-вывода, адреса линий запроса прерываний, название BIOS, а также много другой полезной информации. Эта информация может быть также записана в файл. Программа Parallel использует весьма сложные методы для детектирования порта и запросов прерываний.
Если в вашем компьютере установлен не порт ЕРР/ЕСР, а какой-либо иной, то можете его обновить. Для этого обратитесь в местные компьютерные фирмы.
Высокоскоростные параллельные порты ЕСР и ЕРР часто применяются для подключения внешних периферийных устройств, например накопителей Zip, дисководов CD-ROM, сканеров, устройств хранения данных на магнитной ленте и даже жестких дисков. Большинство этих устройств подключаются к параллельному порту с помощью вторичного соединения, т.е. как принтер, так и другое внешнее устройство смогут работать через один порт. Для устройства необходимы собственные драйверы, посредством которых будет осуществляться согласованная передача данных принтера и самого устройства. Режимы ЕСР и ЕРР позволяют достичь скорости передачи данных до 2 Мбайт/с. Таким образом, внешнее устройстве может работать так, будто оно подключено к внутренней системной шине данных.
Конфигурация параллельных портов
Параллельные порты отличаются более простой конфигурацией, чем последовательные. Даже в BIOS первых компьютеров IBM PC было предусмотрено три порта LPT. В табл. 8.17 приведены стандартные адреса ввода-вывода и установки прерываний для параллельных портов.
Таблица 8.17. Стандартные адреса ввода-вы вода и прерывания параллельных портов
Стандартный порт
Альтернативный порт
В вод-вывод
Прерывание
LPT1
—
3BCh-3BFh
IRQ 7
LPT1
LPT2
378h-37Ah
IRQ 5
LPT2
LPT3
27Bh-27Ah
IRQ 5
Поскольку в BIOS и DOS всегда определены три параллельных порта, проблемы даже в старых компьютерах возникают редко. Однако они могут появиться в системах с шиной ISA из-за нехватки аппаратных прерываний. Для обычной печати порт с аппаратным нарыванием не является жизненно необходимым — во многих программах эта возможность даже
не предусмотрена. Однако прерывания иногда используются в программах: например, при выполнении фоновых процессов печати в сети или других процессов печати с подкачкой данных (из буфера печати).
При быстрой печати на лазерном принтере также используются прерывания. Именно поэтому, если вы используете одну из указанных программ, работать она будет очень медленно (если вообще будет работать). Единственный выход из такой ситуации — использование порта с прерыванием. В современных компьютерах операционные системы MS-DOS и Windows 9х/Ме/2000/ХР могут поддерживать до 128 параллельных портов.
Устройства, подключаемые к параллельным портам
Разработчики первой модели IBM PC предполагали, что параллельный порт будет использоваться только для подключения принтера. Однако за последние годы появилось множество устройств, которые можно подключить к компьютеру через параллельный порт. К параллельным портам может подключаться все: от накопителей на магнитной ленте до сетевых адаптеров, накопителей CD-ROM и сканеров. Эти же устройства зачастую могут быть подключены посредством порта USB, поэтому многие из них для достижения максимальной гибкости поддерживают оба типа разъемов.
Несмотря на то что для передачи данных между двумя системами могут использоваться последовательные или параллельные порты, наилучшим способом такой передачи будет применение сетевых Ethernet-плат и перекрестного соединения (crossover). Подобный тип соединения позволяет передавать данные с традиционной для стандарта Ethernet скоростью, т.е. 10, 100 или 1000 Мбит/с (1,25, 12,5 или 125 Мбайт/с). Использование последовательных или параллельных портов для обмена данными двух систем было популярным до появления сетевых интерфейсных плат (network interface card — NIC).
Существует целый ряд коммерческих программ, поддерживающих передачу файлов через параллельный порт, например LapLink компании Laplink.com, Checklt Fast Move от SmithMicro, PC Anywhere от Symantec и многие другие.
Преобразователи “параллельный порт—SCSI”
Параллельные порты могут быть использованы для подключения к компьютеру периферийных устройств SCSI. Специальные преобразователи позволяют через параллельный порт подключить к компьютеру практически любые устройства SCSI — жесткие диски, дисководы CD-ROM или Zip, накопители на магнитной ленте или сканеры. Большинство преобразователей типа "параллельный порт-SCSI" также включают в себя специальный ретрансляционный соединитель, используемый при подключении принтера к устройствам SCSI.
На одном конце преобразователя находится разъем параллельного порта, а на другом — разъемы SCSI и параллельного порта. Эго позволяет подключить не только одно устройство SCSI, но также и принтер. Драйверы преобразователя “параллельный порт-SCSI" автоматически ретранслируют любую информацию на принтер, поэтому принтер работает в обычном режиме.
Основным производителем подобных преобразователей является компания Adaptec. Обратите внимание, что эти преобразователи предназначены для работы только с одним устройством SCSI; для поддержки двух или более устройств следует приобрести SCSI-контроллер. Заметьте, что скорость передачи данных параллельного порта ЕРР/ЕСР (2 Мбайт/с) значительно меньше скорости самого медленного устройства SCSI (10 Мбайт/с и выше).
Тестирование параллельных портов
Проверка параллельных портов в большинстве случаев оказывается намного проще, чем тестирование последовательных. Для этого используются практически те же процедуры, что и для последовательных портов.
Аналогичны не только программы тестирования параллельных портов, но и вспомогательные устройства (в частности, разъем-заглушка). Тип заглушки зависит от используемых программ тестирования.
Глава 9
Накопители на жестких дисках
В 1957 году Сирил Норткот Паркинсон (Cyril Northcote Parkinson) опубликовал свой знаменитый сборник, получивший название Законы Паркинсона, который начинается с утверждения: "Объем работы увеличивается настолько, чтобы полностью заполнить время, отпущенное на ее выполнение". Этот наиболее известный закон в несколько измененном виде может быть применен и к жестким дискам: “Объем данных увеличивается в соответствии с объемом пространства, отведенного для их хранения". Это означает, что, независимо от емкости жесткого диска, вы без особого труда найдете способ "набить" его до отказа. Хочу сказать, что под этим лозунгом я живу уже примерно лет двадцать, начиная с момента приобретения своего первого накопителя на жестких дисках.
Хорошо зная о высоких темпах развития компонентов ПК, я все же не перестаю поражаться тому, как быстро увеличивается скорость и емкость современных накопителей. Первым жестким диском, приобретенным мноюеше в 1983 году, был 10-мегабайтовый (обратите внимание: не 10 Гбайт, а 10 Мбайт) накопитель Miniscribe модели 2012, который представлял собой 5,25-дюймовый дисковод (жесткий диск) с общими размерами 200x140x80 мм, или 7,9x5,5x3,2 дюймов (LxWxH), и весом около 2,5 кг (примерно 5,5 фунта, что превышает вес современных портативных компьютеров). Для сравнения: дисковод Maxtor MaXLine II (объемом 300 Гбайт), использующий 3,5-дюймовые жесткие диски, имеет общие размеры 147x101,1x26,1 мм (5,8x4x1 дюймов) и весит всего лишь 0,62 кг (1,34 фунта). Емкость этого накопителя просто колоссальна — 300 Гбайт, что в 30 000 раз превышает емкость моего первого жесткого диска. При этом накопитель а шесть раз меньше и примерно в четыре раза легче. В свою очередь, жесткий диск Hitachi Travelstar, используемый во многих ноутбуках, оснащен 2,5-дюймовыми дисками, его размер составляет всего 100x70x9,5 мм (3,94x2,76x0,37 дюймов), вес — 99 г (0,22 фунта) и объем хранимых данных — 80 Гбайт.
Замечание
Книга Законы Паркинсона постоянно переиздается и в настоящее время фактически является одной из наиболее распространенных в области бизнеса и управления.
Для того чтобы вы могли представить, насколько далеко ушли жесткие диски за последние 20 с лишним лет, приведу примеры наиболее существенных изменений, происшедших с накопителями на жестких дисках.
Максимальная емкость 5,25-дюймовых накопителей увеличилась от 5 и 10 Мбайт (1982 год) до 300 Гбайт и более для 3,5-дюймовых накопителей половинной высоты. Емкость 2,5-дюймовых дисководов с высотой не более 12,5 мм, которые используются в портативных компьютерах, выросла до 120 Гбайт. Жесткие диски объемом менее 40 Гбайт в современных настольных компьютерах используются в настоящее время довольно редко, а в ноутбуках, как правило, установлен жесткий диск объемом не менее 20 Гбайт.
Скорость передачи данных увеличилась от 85-102 Кбайт/с в оригинальном компьютере IBM XT (1983 год) до 62 Мбайт/с в наиболее быстродействующих системах.
Среднее время поиска (т.е. время установки головки на нужную дорожку) уменьшилось от 85 мс в 10-мегабайтовых жестких дисках, используемых в компьютере IBM РС-ХТ (1983 год), до 3,2 мс в наиболее быстродействующих на сегодня системах.
В 1982-1983 годах накопитель емкостью 10 Мбайт и контроллер стоили более 2 000 долларов (200 долларов за мегабайт). В настоящее время стоимость жестких дисков (с интегрированным контроллером) уменьшилась до того, что жесткий диск объемом 120 Гбайт стоит примерно 100 долларов.
Поверхностная плотность записи
Основной критерий оценки накопителей на жестких дисках — поверхностная плотность записи (рис. 9.1). Она определяется как произведение линейной плотности записи вдоль дорожки, выражаемой в битах на дюйм (Bits Per Inch — BPI), и количества дорожек на дюйм (Tracks Per Inch — TPI). В результате поверхностная плотность записи выражается в Мбит/дюйм2 или Гбит/дюйм2. На основании этого значения можно сделать вывод об эффективности того или иного способа записи данных. В современных накопителях размером 3,5 дюйма величина этого параметра составляет до 70 Гбит/дюйм2. Это позволяет выпускать накопители емкостью более 600 Гбайт.
Рис. 9.1. Графическое представление поверхностной плотности записи
В накопителях данные записываются в виде дорожек; каждая дорожка, в свою очередь, состоит из секторов. На рис. 9.2 показан магнитный диск 5,25-дюймовой дискеты на 360 Кбайт, состоящий из 40 дорожек на каждой стороне, а каждая дорожка разделена на 9 секторов. В начале каждого сектора находится особая область, в которую записываются идентификационная и адресная информация. В области перед первым сектором записываются заголовки дорожки и сектора. Перед остальными секторами записываются лишь заголовки сектора. Область между заголовками предназначена непосредственно для записи данных.
Обратите внимание, что девятый сектор длиннее всех остальных. Это сделано для того, чтобы компенсировать отличия в скорости вращения различных накопителей. Большая часть поверхности рассматриваемой дискеты не используется; это связано с длиной внешних и внутренних секторов.
Поверхностная плотность записи неуклонно увеличивается. При появлении первого устройства магнитного хранения данных IBM RAMAC в 1956 году рост поверхностной плотности записи достигал 25% в год, а с начала 1990-х годов — 60%. Разработка и внедрение магниторезистивных (1991 год) и гигантских магниторезистивных головок (1997 год), а также накопителей, использующих антиферромагнитные двойные слои (2001 год), еще больше ускорили увеличение поверхностной плотности записи. За 47 лет, прошедших с момента появления первых устройств магнитного хранения данных, поверхностная плотность записи повысилась более чем в 17 млн. раз.
В следующие пять лет (при сохранении существующих темпов роста) плотность записи достигнет 100 Гбит/дюйм2. Эта плотность записи соответствует точке суп ер парамагнитного эффекта (магнитные домены настолько малы, что становятся нестабильными при комнатной температуре). Использование новых технологий, например материалов с высокой коэрцитивностью и записи с вертикальной поляризацией, позволит увеличить плотность записи до 400 Гбит/дюйм2 и более. Одна из перспективных технологий недалекого будущего — голо-
графические устройства хранения информации, в которых данные записываются с помощью лазера в "трехмерном пространстве" (кристаллические пластина или куб).
На рис. 9.3 показан график увеличения поверхностной плотности записи устройств магнитного хранения данных с момента их первого появления до настоящего времени.
Рис. 9.2. Схема магнитного носителя 5,25-дюймовой дискеты на 360 Кбайт
Рис. 9.3. Эволюция поверхностной плотности записи устройств магнитного хранения данных
Дальнейшее повышение поверхностной плотности записи связано с созданием новых типов носителей (с использованием некристаллических стекловидных материалов) и конструкций головок, с применением метода псевдоконтактной записи, а также более совершенных методов обработки сигналов. Для достижения более высокого уровня поверхностной плотности необходимо создать такие головки и диски, которые могли бы функционировать при минимальном зазоре между ними.
Чтобы увеличить количество данных, размещаемых на жестком диске определенного размера, необходимо уменьшить расстояние между дорожками и повысить точность позиционирования головки чтения/записи по отношению к дорожкам носителя. Это означает также, что с увеличением емкости жесткого диска расстояние между головкой и поверхностью носителя во время операций чтения/записи должно уменьшаться. В некоторых накопителях зазор между головкой и поверхностью жесткого диска не превышает 10 нанометров (0,01 микрона), что примерно соответствует толщине клеточной мембраны. Для сравнения: толщина человеческого волоса в среднем равна 80 микрон, что в 8 000 раз больше величины зазора между головкой чтения/записи и поверхностью носителя в некоторых накопителях. В перспективе дальнейшее повышение поверхностной плотности будущих накопителей возможно только при контактной (или почти контактной) записи данных.
Формы и размеры
Одним из краеугольных камней индустрии ПК была стандартизация; физические и электрические характеристики жестких дисков тому свидетельство. Благодаря использованию промышленных стандартов можно приобрести корпус или систему у одного производителя и установить в него накопитель от другого производителя. Стандарты позволяют быть уверенным, что накопитель войдет в отсек, шурупы совпадут с предназначенными для них отверстиями, а кабели подойдут к разъемам. Промышленные стандарты обеспечивают взаимную совместимость различных корпусов, системных плат, кабелей и накопителей.
Интересно пронаблюдать за историей принятия стандартных форм и размеров. В некоторых случаях один производитель создавал накопитель общепринятой формы, поддерживающий популярный протокол обмена данными, а другие производители копировали или клонировали параметры этого накопителя, создавая продукты, физически или электрически совместимые с оригиналом. В других случаях различные комитеты или группы формировались для утверждения определенных промышленных стандартов, после чего всем компаниям предлагалось создавать продукты, соответствующие предложенным стандартам.
С течением времени появилось несколько стандартных типов жестких дисков, обычно различающихся примерным размером пластин. В табл. 9.1 показаны различные типы жестких дисков, применявшихся в персональных и портативных компьютерах.
Таблица 9.1. Формы и размеры жестких диско*
Диаметр накопители, дюймов
Диаметр накопителя, дюймов
5,25
5,25
Высота
82.6 мм
3,25 дюйма
Высота
41,3 мм
1,63 дюйма
Ширина
146,0 мм
5,75 дюйма
Ширина
146,0 мм
5,75 дюйма
Глубина
203,2 мм
8,00 дюйма
Глубина
203,2 мм
8,00 дюйма
Объем
2449,9 см’
149,5 дюймов1
Объем
1224,9 см1
74,8 дюймов3
3,5, половинная высота
3,5, 1/3 высоты
Высота
41,3 мм
1,63 дюйма
Высота
25,4 мм
1,00 дюйма
Ширина
101,6 мм
4.00 дюйма
Ширина
101.6 мм
4,00 дюйма
Глубина
146.0 мм
5,75 дюйма
Глубина
146,0 мм
5,75 дюйма
Объем
612,5 см1
37,4 дюйма3
Объем
376,9 см1
23.0 дюйма1
Ополчение ™&>. 9. 1
Нанолитали диаметром 2,6 дюйме
Высота 1
19,0 мм
0,75 дюйма
Высота 2
17.0 мм
0,67 дюйма
Высота 3
12,7 мм
0,50 дюйма
Высота 4
12,5 мм
0,49 дюйма
Высота 5
9,5 мм
0.37 дюйма
Высота 6
8,5 мм
0,33 дюйма
•
Ширина
70.0 мм
2,76 дюйма
Глубина
100.0 мм
3,94 дюйма
Объем 1
133.0 см1
8>1 дюйма*
Объем 2
119,0 см1
7,3 дюйма’
Объем 3
ев ,9 см’
5,4 дюйма1
Объем 4
87,5 см1
5,3 дюйма1
Объем 5
66,5 см’
4,1 дюйма1
Объем 6
59,5 см1
3,6 дюйма’
1.8
1,8, PC Card
Высота 1
9,5 мм
0.37 дюйма
Высота 1
8,0 мм
0.31 дюйма
Высота 2
7,0 мм
0,28 дюйма
Высота 2
5,0 мм
0,20 дюйма
Ширина
70,0 мм
2,76 дюйма
Ширина
54,0 мм
2,13 дюйма
Глубина
60,0 мм
2,36 дюйма
Глубина
78,5 мм
3,09 дюйма
Объем 1
39,9 см1
2,4 дюйма1
Объем 1
33,9 см1
2.1 дюйма1
Объем 2
29,4 см1
1,8 дюйма1
Объем 2
21,2 см1
1,3 дюйма1
1
Высота
5,0 мм
0,20 дюйма
Ширина
42,8 мм
1,69 дюйма
Глубина
36,4 мм
1,43 дюйма
Объем
7,8 сма
0,5 дюйма1
На данный момент в персональных компьютерах используются накопители диаметром 3,5 дюйма, а в портативных — диаметром 2,5 дюйма и меньше.
Накопители диаметром 3,5 дюйма
Компания Sony представила первый накопитель на гибких дисках диаметром 3,5 дюйма в 1981 году. Этот накопитель был меньше по ширине и глубине, но совпадал по высоте с накопителем диаметром 5,25 дюйма половинного размера. Созданный Sony продукт назывался "накопителем диаметром 3,5 дюйма половинной высоты", несмотря на то что накопителя диаметром 3,5 "полной" высоты не существовало. В 1983 году компания Rodtime выпустила первый жесткий диск диаметром 3,5 дюйма половинной высоты. Позднее накопители диаметром 3,5 получили высоту в 1 дюйм, что составило треть от высоты полноразмерного накопителя диаметром 5,25 дюйма (поэтому такие накопители иногда назывались накопителями с высотой в 1/3). На данный момент высота, равная 1 дюйму, является современным стандартом для накопителей диаметром 3,5 дюйма.
Накопители диаметром 2,5 дюйма
Компания PrairieTek представила жесткие диски диаметром 2,5 дюйма в 1988 году; они оказались идеальным вариантом для портативных компьютеров. С увеличением продаж портативных компьютеров, росли и продажи дисков диаметром 2,5 дюйма. Хотя компания PrairieTek была первой, выпустившей накопители такого диаметра, другие производители быстро заполнили рынок, представив собственные модели. Наконец, в 1994 году компания Conner Peripherals Inc. заплатила 18 млн. долларов за технологию накопителей диаметром
2,5 дюйма компании PrairieTek и последняя постепенно вышла из этого бизнеса. С момента их первого появления накопители диаметром 2,5 дюйма используют практически все производители портативных компьютеров. Хотя такие накопители могут применяться и в настольных компьютерах, этот рынок продолжают удерживать накопители диаметром 3,5 дюйма, за счет предоставления большего объема и быстродействия по меньшей цене.
Накопители диаметром 2,5 дюйма имеют различную высоту (или толщину), поэтому во многих портативных компьютерах устанавливаются накопители определенной толщины. Вот стандартные значения высоты таких накопителей:
■ 8,5 мм;
■ 9,5 мм;
■ 12,5 мм;
12,7 мм;
■ 17,0 мм;
19,0 мм.
Самыми популярными являются размеры 9,5 и 12,5 мм, устанавливаемые в большинстве портативных компьютеров. На данный момент производители накопителей основное внимание уделяют накопителям высотой 9,5 мм. Обычно вместо более толстого накопителя можно установить более тонкий; в свою очередь, установка большего по высоте накопителя вместо более тонкого не всегда возможна.
Накопители диаметром 1,8 дюйма
Эти накопители были впервые представлены компанией Integra! Peripherals в 1991 году и с тех пор не получили особой популярности. Изначально этот размер создавался для установки в разъемы PC Card (PCMCIA), что делало такие накопители идеальным сменным носителем для портативных компьютеров. К сожалению, рынок для накопителей диаметром 1,8 дюйма формировался слишком медленно, и в 1998 году инвестиционная группа Mobile Storage приобрела эту технологию у компании Integral Peripherals за 5,5 млн. долларов. Затем компания Integral Peripherals ушла с рынка жестких дисков. За несколько лет еще несколько компаний представили жесткие диски диаметром 1,8 дюйма. Самыми заметными из них являются HP, Calluna, Toshiba и Hitachi. В настоящее время только Toshiba н Hitachi продолжают выпускать накопители такого формата. Компания HP не выпускает жесткие диски с 1996года, a Calluna прекратила существование в 2001 году. Компания Toshiba представила собственные накопители диаметром 1,8 дюйма (имеющие формат адаптера PC Card Type II) в 2000 году, тогда как Hitachi вошла на этот рынок в 2003 году. Такие накопители имеют объем до 20 Гбайт и более и могут, в зависимости от модели, применяться везде, где есть разъем PC Card.
Следует отметить, что накопители этого диаметра получили вторую жизнь благодаря MP3-плейерам различных производителей. В частности, к началу 2005 года на рынке было представлено множество моделей MP3-плейеров, укомплектованных жестким диском объемом 20- 60 Гбайт и выпускаемых компаниями iRiver, Toshiba, Apple, Creative и множеством других.
Накопители диаметром 1 дюйм
В 1998 году IBM представила накопитель диаметром 1 дюйм, который был назван MicroDrive. Накопитель содержит одну пластину размером с монету в 25 центов! Современные накопители MicroDrive могут иметь размер до 4 Гбайт и более. Их размер и электрические характеристики совпадают с аналогичными показателями адаптера CompactFlash Туре II, поэтому они могут использоваться в любых устройствах, поддерживающих работу с адаптерами CompactFlash, включая цифровые камеры, PDA, проигрыватели MP3 и т.д. Производство жестких дисков компании IBM в 2003 году было продано компании Hitachi, что привело к формированию группы Hitachi Global Storage Technologies.
Замечание
8 1992 году компания HP представила жесткий диск KittyHawk объемом 20 Мбайт и диаметром 1,3 дюйма, изначально предназначаемый для рынка наладонных компьютеров. В 1994 году была выпущена модель объемом 40 Мбайт. Такие маленькие диски были дорогими и слишком опережали свое время, как и наладонные компьютеры, для которых они предназначались. После двух лет незначительных продаж компания HP в 1994 году отказалась от семейства KittyHawk.
Другие проблемы, связанные с формой и размером накопителей
Производители портативных компьютеров разработали несколько технологий монтирования жестких дисков в корпусе ноутбуков, что может привести к проблемам при модернизации или сборке последних. В большинстве систем используется лоток или определенный модуль, который содержит накопитель и обеспечивает электрическое подключение к остальным подсистемам компьютера.
Процесс модернизации заключается в установке нового диска в лоток с последующей вставкой лотка в портативный компьютер. Жесткий диск может продаваться будучи уже смонтированным в модуле или же отдельно с возможностью установки в лоток старого диска. Кроме того, можно приобрести только новый жесткий диск или только лоток. Обычно отдельно взятый жесткий диск (даже в комплекте с лотком) стоит намного дешевле, чем жесткий диск, предварительно установленный в лоток.
Если приобрести жесткий диск у производителя компьютера в качестве запасной части, он будет предоставлен вместе с лотком или модулем (рис. 9.4). Ио обычно в такой комплектации жесткий диск будет вдвое дороже отдельно приобретаемого жесткого диска. Если же купить жесткий диск у стороннего производителя, он может быть без лотка или модуля, которые можно заказать отдельно. В зависимости от модели, отдельный лоток будет стоит около 50 долларов. Если планируется заменить жесткий диск в портативном компьютере, дополнительный лоток не потребуется, поскольку подойдет старый.
Рис. 9.4. Лоток жесткого диска, используемый н портативных компьютерах ThinkPad 770
Использование лотка намного упрощает замену жесткого диска. В большинстве ноутбуков средней и высшей ценовой категории заменить жесткий диск намного проще, чем в настольном компьютере. В некоторых портативных компьютерах жесткий диск устанавливается во внешний отсек и может быть заменен без вскрытия корпуса компьютера, если жесткий диск установлен в лоток подходящего размера. За счет этого с одним и тем же компьютером
могут работать несколько человек, используя собственные жесткие диски. Кроме того, таким же образом можно загружать различные операционные системы на одном и том же портативном компьютере.
Например, замена жесткого диска в компьютерах ThinkPad 770 занимает 10 секунд. Чтобы изъять жесткий диск, достаточно сдвинуть держатель для снятия крышки, захватить вкладку лотка и вытащить лоток (с жестким диском внутри) из отсека. Чтобы установить новый жесткий диск, следует вставить лоток (с диском внутри) в отсек, закрыть крышку и заблокировать ее.
К сожалению, не все компьютеры проектируются таким образом, поэтому после приобретения отдельного жесткого диска без лотка для конкретной модели ноутбука придется потратить некоторое время на извлечение старого диска из лотка и установку в лоток нового жесткого диска. Обратите внимание, что лотки и модули не полностью совместимы, поскольку обычно проектируются для конкретной модели (или серии моделей).
Если приходится часто использовать несколько дисков, имеет смысл приобрести дополнительные лотки и модули. Обычно установка или удаление диска из лотка требует нескольких минут, а для замены диска, установленного в лотке, достаточно нескольких секунд.
Одним из важных аспектов установки и модернизации жестких дисков для портативных компьютеров является поддержка жесткого диска в BIOS. Некоторые старые BIOS поддерживают жесткие диски лишь ограниченного объема. В ряде случаев может помочь перепрошивка Flash BIOS.
Кроме поддержки BIOS, следует учитывать особенности физического монтирования. Вне зависимости от используемого лотка (нового или старого), обратите внимание на высоту жесткого диска. Накопители диаметром 2,5 дюйма имеют различную высоту, и каждый портативный компьютер имеет предел высоты устанавливаемого жесткого диска. Обычно вместо более высокого диска можно установить более низкий, но не наоборот.
Принципы работы накопителей на жестких дисках
В накопителях на жестких дисках данные записываются и считываются универсальными головками чтения/записи с поверхности вращающихся магнитных дисков, разбитых на дорожки и секторы по 512 байт каждый (рис, 9.5).
Рис. 9.5. Дорожки и секторы накопителя на жестких дисках
В накопителях обычно устанавливается несколько дисков, и данные записываются на обеих сторонах каждого из них. В большинстве накопителей есть по меньшей мере два или три диска (что позволяет выполнять запись на четырех или шести сторонах), но существуют также устройства, содержащие до 11 и более дисков. Однотипные (одинаково расположенные) дорожки на всех сторонах дисков объединяются в цилиндр (рис. 9.6). Для каждой стороны диска предусмотрена своя дорожка чтения/записи, но при этом все головки смонтированы на общем стержне, или стойке. Поэтому головки не могут перемещаться независимо друг от друга и двигаются только синхронно.
Рис. 9.6. Цилиндр накопителя на жестких дисках
Жесткие диски вращаются намного быстрее, чем гибкие. Частота их вращения даже в большинстве первых моделей составляла 3 600 об/мин (т.е. в 10 раз больше, чем в накопителе на гибких дисках) и до последнего времени была почти стандартом для жестких дисков. Но в настоящее время частота вращения жестких дисков возросла. В ноутбуках устанавливаются модели с частотами 4 200, 5 400 и 7 200, в то время как большинство серийно выпускаемых накопителей, используемых в настоящее время в персональных компьютерах, имеют скорость вращения дисков 7 200 об/мин. Скорость вращения дисков моделей с улучшенными рабочими характеристиками достигает 10 000 об/мин. Накопители со скоростью вращения 10 000 или 15 000 об/мин используются обычно только в высокоэффективных рабочих станциях или серверах, для которых высокая стоимость жестких дисков, повышенное тепловыделение и шум не играют существенной роли. Высокие скорости вращения жесткого диска в сочетании с механизмами быстрого позиционирования головок и увеличенным количеством секторов, содержащихся на каждой дорожке, являются теми факторами, которые определяют общую производительность жесткого диска.
При нормальной работе жесткого диска головки чтения/записи не касаются (и не должны касаться!) дисков. Но при выключении питания и остановке дисков они опускаются на поверхность. Во время работы устройства между головкой и поверхностью вращающегося диска образуется очень малый воздушный зазор (воздушная подушка). Если в этот зазор попадет пылинка или произойдет сотрясение, головка "столкнется" с диском, вращающимся “на полном ходу". Если удар будет достаточно сильным, произойдет поломка головки. Последствия этого могут быть разными — от потери нескольких байтов данных до выхода из строя всего накопителя. Поэтому в большинстве накопителей поверхности магнитных дисков легируют и покрывают специальными смазками, что позволяет устройствам выдерживать ежедневные "взлеты" и “приземления" головок, а также более серьезные потрясения.
В некоторых наиболее современных накопителях вместо конструкции CSS (Contact Start Stop) используется механизм загрузки/разгрузки, который не позволяет головкам входить в контакт с жесткими дисками даже при отключении питания накопителя. Этот механизм был впервые использован в 2,5-дюймовых накопителях портативных компьютеров, для которых устойчивость к механическим воздействиям играет весьма важную роль. В механизме загрузки/разгрузки используется наклонная панель, расположенная прямо над внешней поверхностью жесткого диска. Когда накопитель выключен или находится в режиме экономии потребляемой мощности, головки съезжают на эту панель. При подаче электроэнергии разблокировка головок происходит только тогда, когда скорость вращения жестких дисков достигнет нужной величины. Поток воздуха, создаваемый при вращении дисков (аэростатический подшипник), позволяет избежать возможного контакта между головкой и поверхностью жесткого диска.
Поскольку пакеты магнитных дисков содержатся в плотно закрытых корпусах и их ремонт не предусмотрен, плотность дорожек на них очень высока — до 96 тыс. на дюйм я более (Hitachi Travelstar 80GH). Блоки головок и дисков (Head Disk Assembly — HDA) собирают в специальных цехах, в условиях практически полной стерильности. Обслуживанием HDA занимаются считанные фирмы, поэтому ремонт или замена каких-либо деталей внутри герметичного блока HDA обходится очень дорого. Вам придется смириться с мыслью, что рано или поздно накопитель выйдет из строя, и вопрос только в том, когда это произойдет и успеете ли вы сохранить свои данные.
Внимание! Вскрывать накопитель на жестких дисках а "домашних условиях" не рекомендуется. Некоторые производители накопителей конструктивно выполняют их таким образом, что при вскрытии обрывается защитная лента. Вскрыв самостоятельно накопитель, вы тем самым разрываете эту защитную ленту и лишаетесь гарантийных обязательств производителя.
Многие пользователи считают накопители на жестких дисках самыми хрупкими и ненадежными узлами компьютеров, и, вообще говоря, они правы. Однако во время семинаров по аппаратному обеспечению компьютеров и проблемам восстановления данных, которые я веду, накопители практически постоянно работали со снятыми крышками. Иногда приходилось даже снимать и устанавливать на место крышки работающих накопителей, и, несмотря на это, они по сей день продолжают успешно работать и с крышками, и без них. Разумеется, я не советую вам делать то же самое со своими устройствами; к тому же я никогда не стал бы так экспериментировать с дорогостоящими дисками большой емкости.
Дорожки и секторы
Дорожка — это одно "кольцо" данных на одной стороне диска. Дорожка записи на диске слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. Во многих накопителях ее емкость превышает 100 тыс. байт, и отводить такой блок для хранения небольшого файла крайне расточительно. Поэтому дорожки па диске разбивают на нумерованные отрезки, называемые секторами.
Количество секторов может быть разным в зависимости от плотности дорожек и типа накопителя. Например, дорожка гибких дисков может содержать от 8 до 36 секторов, а дорожка жесткого диска — 900 и более секторов. Секторы, создаваемые с помощью стандартных программ форматирования, имеют емкость 512 байт, но не исключено, что в будущем эта величина изменится.
Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, в отличие от головок и цилиндров, отсчет которых ведется с нуля. Например, дискета HD (High Density) формата 3,5 дюйма (емкостью 1,44 Мбайт) содержит 80 цилиндров, пронумерованных от Одо 79, в дисководе установлены две головки (с номерами 0 и 1), и каждая дорожка цилиндра разбита на 18 секторов (1-18).
При форматировании диска в начале и конце каждого сектора создаются дополнительные области для записи их номеров, а также прочая служебная информация, благодаря которой контроллер идентифицирует начало и конец сектора. Это позволяет отличать неформатированную и форматированную емкости диска. После форматирования емкость диска уменьшается, и С этим приходится мириться, поскольку для обеспечения нормальной работы накопителя некоторое пространство на диске должно быть зарезервировано для служебной информации.
В начале каждого сектора записывается его заголовок (или префикс — prefix portion), по которому определяется начало и номер сектора, а н конце — заключение (или суффикс — suffix portion), в котором находится контрольная сумма (checksum), необходимая для проверки целостности данных. В большинстве новых дисководов вместо заголовка используется так называемая запись No-1D, вмещающая в себя больший объем данных.
Помимо указанных областей служебной информации, каждый сектор содержит область данных емкостью 512 байт. При форматировании низкого уровня (физическом) всем байтам данных присваивается некоторое значение, например F6h. Электронные схемы накопителей с большим трудом справляются с кодированием и декодированием некоторых шаблонов, поскольку эти шаблоны используются только при тестировании дисководов, выполняемом производителем в процессе первоначального форматирования. Использование спецшыьных тестовых шаблонов позволяет выявить ошибки, которые не обнаруживаются с помощью обычных шаблонов данных.
Замечание
Форматирование низкого уровня обсуждается далее в главе. Не путайте его с форматированием высокого уровня, которое выполняется с помощью программы Windows Explorer и команды FORMAT DOS.
Заголовки и трейлеры (записи контрольной суммы) секторов не зависят от операционной и файловой систем, а также файлов, хранящихся на жестком диске. Помимо трейлеров и заголовков, существует множество промежутков в секторах, между секторами на каждой дорожке и между дорожками, но ни один из этих промежутков не может быть использован для записи данных. Промежутки создаются во время форматирования на низшем (физическом) уровне, при котором удаляются все записанные данные. На жестком диске промежутки выполняют точно такие же функции, как и на магнитофонной кассете, где они используются для разделения музыкальных записей. Начальные, завершающие и промежуточные пробелы представляют собой именно то пространство, которое определяет разницу между форматной и неформатной емкостью диска. Дискета емкостью 2 Мбайт (до форматирования) имеет форматную емкость 1,44 Мбайт. Старый жесткий диск Seagate ST-4038, имеющий неформатную емкость 38 Мбайт, после форматирования "уменьшается" до 32 Мбайт (форматная емкость). Форматирование низкого уровня современных жестких дисков АТА/IDE и SCSI выполняется еще на заводе, поэтому изготовитель указывает только форматную емкость диска. Тем не менее практически на всех дисках имеется некоторое зарезервированное пространство для управления данными, которые будут записаны на диске.
Форматирование дисков
Различают два вида форматирования диска:
физическое, или форматирование низкого уровня;
логическое, и ли фор мат ирован ие высокого уровня.
При форматировании гибких дисков с помощью программы Проводник (Windows Explorer) или команды DOS FORMAT выполняются обе операции.
Однако для жестких дисков эти операции следует выполнять отдельно. Более того, для жесткого диска существует и третий этап, выполняемый между двумя указанными операциями форматирования, — разбивка диска на разделы, Создание разделов абсолютно необходимо
в том случае, если вы предполагаете использовать на одном компьютере несколько операционных систем. Физическое форматирование всегда выполняется одинаково, независимо от свойств операционной системы и параметров форматирования высокого уровня (которые могут быть различными для разных операционных систем). Это позволяет совмещать несколько операционных систем на одном жестком диске. При организации нескольких разделов на одном накопителе каждый из них может использоваться для работы под управлением своей операционной системы либо представлять отдельный том (volume). или логический диск (logical drive). Тому, или логическому диску, система присваивает буквенное обозначение.
Таким образом, форматирование жесткого диска выполняется в три этапа.
Форматирование низкого уровня.
Ор ганизаци я раз дедов на диске.
Форматированне высокого уровня.
Форматирование низкого уровня
В процессе форматирования низкого уровня дорожки диска разбиваются на секторы. При этом записываются заголовки и заключения секторов (префиксы и суффиксы), а также формируются интервалы между секторами и дорожками. Область данных каждого сектора заполняется фиктивными значениями или специальными тестовыми наборами данных. В накопителях на гибких дисках количество секторов на дорожке определяется типом дискеты и дисковода; количество секторов на дорожке жесткого диска зависит от интерфейса накопителя и контроллера.
В первых контроллерах ST-506/412 при записи по методу MFM дорожки разбивались на 17 секторов, а в контроллерах этого же типа, но с RLL-код ирован нем количество секторов увеличилось до 26. В накопителях ESDI на дорожке содержится 32 и более секторов. В накопителях IDE контроллеры встроенные, и, в зависимости от их типа, количество секторов колеблется в пределах 17-700 И более. Накопители SCSI — это накопители IDE со встроенным адаптером шины SCSI (контроллер тоже встроенный), поэтому количество секторов на дорожке может быть совершенно произвольным и зависит только от типа установленного контроллера.
Практически во всех накопителях IDE и SCSI используется так называемая зонная запись с переменным количеством секторов на дорожке. Дорожки, более удаленные от центра, а значит, и более длинные содержат большее число секторов, чем близкие к центру. Один из способов повышения емкости жесткого диска — разделение внешних цилиндров на большее количество секторов по сравнению с внутренними цилиндрами. Теоретически внешние цилиндры могут содержать больше данных, так как имеют большую длину окружности (рис. 9.7).
Рис. 9.7. Стандартная запись — количество секторов одинаково на всех дорожках
При стандартной записи данных пространство внешних дорожек используется крайне неэффективно, так как эти дорожки, отличающиеся значительно большей протяженностью, содержат то же количество данных, что и внутренние дорожки. Один из способов увеличения емкости жесткого диска при форматировании низкого уровня состоит в создании большего количества секторов во внешних цилиндрах диска, чем во внутренних. Внешние цилиндры
имеют большую длину окружности и поэтому могут содержать большее количество данных. В накопителях, не использующих метод зонной записи, в каждом цилиндре содержится одинаковое количество данных, несмотря на то что длина дорожки внешних цилиндров может быть вдвое больше, чем внутренних. Это приводит к нерациональному использованию емкости запоминающего устройства, так как носитель должен обеспечивать надежное хранение данных, записанных с той же плотностью, что и во внутренних цилиндрах. В том случае, если количество секторов, приходящихся на каждую дорожку, фиксировано, как это бывает при использовании контроллеров ранних версий, емкость накопителя определяется плотностью записи внутренней (наиболее короткой) дорожки.
При зонной записи цилиндры разбиваются на группы, которые называются зонами, причем по мере продвижения к внешнему краю диска дорожки разбиваются на все большее число секторов. Во всех цилиндрах, относящихся к одной зоне, количество секто]х>в на дорожках одинаковое. Возможное количество эон зависит от типа накопителя; в большинстве устройств их бывает 10 и более (рис. 9.8).
Рис. 9.8. Зонная запись: количество секторов на дорожках изменяется по мере перемещения от центра диска
Еще одно свойство зонной записи состоит в том, что скорость обмена данными с накопителем может изменяться и зависит от зоны, в которой в конкретный момент располагаются головки. Происходит это потому, что секторов во внешних зонах больше, а угловая скорость вращения диска постоянна (т.е. линейная скорость перемещения секторов относительно головки при считывании и записи данных на внешних дорожках оказывается выше, чем на внутренних).
В табл. 9.2 показан пример зон, определенных в жестком диске Hitachi Travelstar 7К60 (диаметр 2,5 дюйма). Показано количество секторов на дорожку для каждой зоны, а также итоговая скорость передачи данных.
Таблица 9.2. Зоны жесткого диска Hitachi Travelstar 7К60 (512 байт на сектор, 7200 об/мин)
Зона
Секторов на дорожку
Скорость передачи данных, Мбайт/с
0
720
44,24
1
704
43,25
2
696
42.76
3
672
41.29
4
640
39.32
5
614
37.72
6
592
36.37
7
556
34,16
8
528
32t44
9
480
29,49
10
480
29.49
11
456
28,02
12
432
26.54
13
416
25,56
14
384
23,59
15
360
22.12
Этот накопитель имеет 54 288 дорожки на каждой поверхности диска; дорожки разделены на 16 зон, В нулевой зоне содержится наибольшее количество секторов — 720 на каждую дорожку. Каждая дорожка в этой зоне имеет размер 368 640 байт, а дорожка в 15-й зоне содержит только 184 320 байт.
При использовании метода зонной записи каждая поверхность диска содержит уже около 545 секторов на дорожку. Если не использовать метод зонной записи, то каждая дорожка будет ограничена 360 секторами. Выигрыш при использовании метода зонной записи составляет около 51%.
Обратите внимание на различия в скорости передачи данных для каждой зоны. Дорожки во внешней зоне (нулевой) имеют скорость передачи данных 44,24 Мбайт/с, что на 100% больше, чем 22,12 Мбайт/с во внутренней эоне (15). Именно это свойство диска объясняет различие в результатах измерения параметров диска с помощью программ тестовых пакетов, т.е. каждая программа измеряет скорость передачи данных в различных зонах.
Спецификация АТА-6 (Ultra-АТ А/100) поддерживает теоретическую скорость передачи данных 100 Мбайт/с, т.е. скорость интерфейса. Сравните ее с реальной скоростью носителя 22-44 Мбайт/с (средняя 33 Мбайт/с).
Тем не менее накопители SCSI и АТА, содержащие встроенные контроллеры дисков, позволяют выполнять форматирование дорожек, имеющих разное количество секторов. Контроллеры, встраиваемые в накопители этих типов, полностью поддерживают алгоритм зонной записи, что позволяет преобразовывать физические цилиндры, головки и секторы в соответствующее количество логических цилиндров, головок и секторов. В результате на носителе создаются дорожки, содержащие одинаковое количество секторов. Базовая система ввода- вывода предназначена для обработки дорожек, содержащих одинаковое количество секторов по всей площади жесткого диска, поэтому дисководы, поддерживающие метод зонной записи, должны работать с помощью схемы трансляции секторов.
Метод зонной записи был принят производителями жестких дисков, что позволило повысить емкость устройств на 20-50% по сравнению с накопителями, в которых число секторов на дорожке является фиксированным. Сегодня зонная запись используется почти во всех накопителях IDE и SCSI.
Организация разделов на диске
Разделы, создаваемые на жестком диске, обеспечивают поддержку различных файловых систем, каждая из которых располагается на определенном разделе диска.
В каждой файловой системе используется определенный метод, позволяющий распределить пространство, занимаемое файлом, по логическим элементам, которые называются кластерами или единичными блоками памяти. На жестком диске может быть от одного (как минимум) до четырех разделов, каждый из которых поддерживает файловую систему какого- нибудь одного или нескольких типов. В настоящее время РС-совместнмые операционные системы используют файловые системы трех типов.
FAT (File Allocation Table — таблица размещения файлов"). Это стандартная файловая система для DOS, Windows 9х и Windows NT. В разделах FAT под DOS допустимая длина имен файлов — 11 символов (8 символов собственно имени и 3 символа расширения), а объем тома (логического диска) — до 2 Гбайт. Под Windows 9x/Windows NT 4.0 и выше допустимая длина имен файлов — 255 символов.
С помощью программы FDISK можно создать только два физических раздела FAT на жестком диске — основной и дополнительный, а в дополнительном разделе можно создать до 25 логических томов. Программа Partition Magic может создавать четыре основных раздела или три основных и один дополнительный.
FAT32 (File Allocation Table, 32-bit — 32-разрядпая таблица размещения файлов). Используется с Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98/Me и Windows 20O0/XP В таблицах FAT 32 ячейкам размещения соответствуют 32-разрядные числа. При такой файловой структуре объем тома (логического диска) может достигать 2 Тбайт (2 048 Гбайт).
NTFS (Windows NT File System — файловая система Windows NT). Доступна только в операционной системе Windows NT/2000/XP/2003. Длина имен файлов может достигать 256 символов, а размер раздела (теоретически) —16 Эбайт (16х10!6 байт). NTFS обеспечивает дополнительные возможности, не предоставляемые другими файловыми системами, например средства безопасности.
До появления Windows ХР наиболее распространенной файловой системой была FAT32. В современных системах более широко используется NTFS, которая является "родной" файловой системой ХР. Тем не менее FAT поддерживается практически каждой операционной системой, что делает ее оптимальным вариантом для использования в смешанных операционных средах. FAT32 и NTFS предоставляют дополнительные возможности, но не являются универсально совместимыми с другими операционными системами.
Создание разделов на диске выполняется с помощью поставляемой с операционной системой программы. Например, программа FD1SK, используемая для выполнения этой задачи, поставляется в комплекте с операционными системами DOS и Windows 9х/Ме, тогда как программа DISKPART и встроенный компонент Управление дисками (Disk Management) оснастки Управление компьютером (Computer Management) входят в поставку Windows ХР. Программы FDISK и DISKPART, а также различные средства, используемые для создания разделов, дают возможность определить объем создаваемого раздела, начиная с одного мегабайта (или 1%) и заканчивая полной емкостью жесткого диска; кроме того, они позволяют указать размеры раздела в соответствии с требованиями той или иной файловой системы. Можно создать столько разделов, сколько потребуется, однако многие пользователи стремятся остановиться на одном, максимум двух разделах. До появления FAT32 сделать это было значительно труднее, поскольку максимальный размер разделов в файловой системе FAT 16 составлял всего 2 Гбайт. В FAT32 максимальный размер раздела может доходить уже до 2048 Гбайт.
Внимание! Программы FDISK и DISKPART, а также различные инструменты для создания разделов, встроенные в операционные системы, не позволяют изменять размер уже существующих разделов -■ только создавать или удалять. При удалении раздела происходит уничтожение данных, расположенных в этом разделе. Создание раздела приводит к потере доступа к данным, хранившимся в той части диска, которая была использована для создания нового раздела. Для упрааления разделами без разрушения данных воспользуйтесь программами сторонних разработчиков, к числу которых относятся Partition Magic от PowerQuest и Partition Commander компании V-Со mm unications.
После создания разделов необходимо выполнить форматирование высокого уровня с помощью средств операционной системы.
Форматирование высокого уровня
При форматировании высокого уровня операционная система создает структуры для работы с файлами и данными, В каждый раздел (логический диск) заносится загрузочный сектор тома (Volume Boot Sector— VBS), две копии таблицы размещения файлов (FAT) и корневой каталог (Root Directory). С помощью этих структур данных операционная система распределяет дисковое пространство, отслеживает расположение файлов и даже "обходит", во избежание проблем, дефектные участки надиске.
В сущности, форматирование высокого уровня — это не столько форматирование, сколько создание оглавления диска и таблицы размещения файлов. “Настоящее” форматирование — это форматирование низкого уровня, при котором диск разбивается на дорожки и секторы.
С помощью DOS-команды FORMAT для гибкого диска осуществляются сразу оба типа форматирования, а для жесткого — только форматирование высокого уровня. Чтобы выполнить физическое форматирование жесткого диска, необходима специальная программа, обычно предоставляемая производителем диска.
Основные компоненты накопителей на жестких дисках
Существует много различных типов накопителей на жестких дисках, но практически все они состоят из одних и тех же основных узлов. Конструкции этих узлов, а также качество используемых материалов могут быть различными, но основные их рабочие характеристики и принципы функционирования одинаковы. К основным элементам конструкции типичного накопителя на жестком диске относятся следующие:
диски;
головки чтения/записи;
механизм привода головок;
двигатель привода дисков;
печатная плата со схемами управления;
кабели и разъемы;
элементы конфигурации (перемычки и переключатели).
Эти компоненты представлены на рис. 9.9.
Рычаг перемещения
Рис. 9.9. Основные узлы накопителя на жестком диске
Диски, двигатель привода дисков, головки и механизм привода головок обычно размещаются в герметичном корпусе, который называется HDA (Head Disk Assembly — блок головок и дисков). Обычно этот блок рассматривается как единый узел; его почти никогда не вскрывают. Прочие узлы, не входящие в блок HDA (печатная плата, лицевая панель, элементы конфигурации и монтажные детали) являются съемными.
Диски
Обычно в накопителе содержится один или несколько магнитных дисков. За прошедшие годы установлен ряд стандартных размеров накопителей, которые определяются в основном размерами дисков, а именно:
5,25 дюйма (на самом деле — 130 мм, или 5,12 дюйма);
3,5 дюйма (на самом деле — 95 мм, или 3,74 дюйма);
2,5 дюйма (на самом деле — 65 мм, или 2,56 дюйма);
1,8 дюйма (на самом деле— 48 или 1,89 дюйма);
1 дюйм (на самом деле — 34 мм, или 1,33 дюйма).
В большинстве накопителей устанавливается минимум два диска, хотя в некоторых малых моделях бывает и по одному. Количество дисков ограничивается физическими размерами накопителя, а именно высотой его корпуса. Самое большое количество дисков в накопителях формата 3,5 дюйма, с которым мне приходилось встречаться, равно 12.
Раньше почти все диски производились из алюминиевого сплава, довольно прочного и легкого. Но со временем возникла потребность в накопителях, сочетающих малые размеры и большую емкость. Поэтому в качестве основного материала для дисков стало исполюовать- ся стекло, а точнее, композитный материал на основе стекла и керамики. Один из таких материалов называется МетСог и производится компанией Dow Corning. Он значительно прочнее, чем каждый из его компонентов в отдельности. Стеклянные диски отличаются большей прочностью и жесткостью, поэтому их можно сделать в два раза тоньше алюминиевых (а иногда еще тоньше). Кроме того, они менее восприимчивы к перепадам температур, т.е. их размеры при нагреве и охлаждении изменяются весьма незначительно. В настоящее время в некоторых накопителях, выпускаемых такими компаниями, как IBM/Hitachi, Seagate, Toshiba, Areal Technology, Western Digital и Maxtor, уже используются стеклянные или стеклокерамические диски. А в ближайшие годы большинство производителей перейдут на выпуск стеклянных дисков, которые заменят стандартные алюминиевые.
Рабочий слой диска
Независимо от того, какой материал используется а качестве основы диска, он покрывается тонким слоем вещества, способного сохранять остаточную намагниченность после воздействия внешнего магнитного поля. Этот слой называется рабочим или магнитным, и именно в нем сохраняется записанная информация. Самыми распространенными являются следующие типы рабочего слоя:
оксидный;
тонкопленочный;
двойной антиферромагнитный (antiferromagnetically coupled — AFC).
Оксидный слой
Оксидный слой представляет собой полимерное покрытие с наполнителем из окиси железа. Наносят его следующим образом. Сначала на поверхность быстро вращающегося алюминиевого диска разбрызгивается суспензия порошка оксида железа в растворе полимера. За счет действия центробежных сил она равномерно растекается по поверхности диска от центра к внешнему краю. После полимеризации раствора поверхность шлифуется. Затем на нее наносится еще один слой чистого полимера, обладающего достаточной прочностью и низким коэффициентом трения, и диск окончательно полируется. Если вам удастся заглянуть внутрь накопителя с такими дисками, то вы увидите, что они коричневого или желтого цвета.
Чем выше емкость накопителя, тем более тонким и гладким должен быть рабочий стой дисков. Но добиться качества покрытия, необходимого для накопителей большой емкости,
в рамках традиционной технологии оказалось невозможным. Поскольку оксидный слой довольно мягкий, он крошится при "столкновениях" с головками (например, при случайных сотрясениях накопителя). Диски с таким рабочим слоем использовались с 1955 года, и продержались они так долго благодаря простоте технологии и низкой стоимости. Однако в современных моделях накопителей они полностью уступили место тонкопленочным дискам.
Тонкопленочный слой
Тонкопленочный рабочий слой имеет меньшую толщину, он прочнее, и качество его покрытия гораздо выше. Эта технология легла в основу производства накопителей нового поколения, в которых удалось существенно уменьшить величину зазора между головками и поверхностями дисков, что позволило повысить плотность записи. Сначала тонкопленочные диски использовались только в высококачественных накопителях большой емкости, но сейчас они применяются практически во всех накопителях.
Термин тонкопленочный рабочий слой очень удачен, так как это покрытие гораздо тоньше, чем оксидное. Тонкопленочный рабочий слой называют также гальванизированным или напыленным, поскольку наносить тонкую пленку на поверхность дисков можно по-разному.
Тонкопленочный гальванизированный рабочий слой получают путем электролиза. Это происходит почти так же, как при хромировании бампера автомобиля. Алюминиевую подложку диска последовательно погружают в ванны с различными растворами, в результате чего она покрывается несколькими слоями металлической пленки. Рабочим слоем служит слой из сплава кобальта толщиной всего около 1 микродюйма (приблизительно 0,025 мкм).
Метод напыления рабочего слоя заимствован из полупроводниковой технологии. Суть его сводится к тому, что в специальных вакуумных камерах вещества и сплавы вначале переводятся в газообразное состояние, а затем осаждаются на подложку. На алюминиевый диск сначала наносится слой фосфорита никеля, а затем магнитный кобальтовый сплав, толщина которого составляет всего 1-2 микродюйма (0,025-0,05 мкм). Затем поверх магнитного слоя на диск наносится очень тонкое (порядка 0,025 мкм) углеродное защитное покрытие, обладающее исключительной прочностью. Это самый дорогостоящий процесс из всех описанных выше, так как для его проведения необходимы условия, приближенные к полному вакууму.
Как уже отмечалось, толщина магнитного слоя, полученного методом напыления, составляет около 0,025 мкм. Его исключительно гладкая поверхность позволяет сделать зазор между головками и поверхностями дисков гораздо меньшим, чем это было возможно раньше (0,076 мкм). Чем ближе к поверхности рабочего слоя располагается головка, тем выше плотность расположения зон смены знака на дорожке записи и, следовательно, плотность диска. Кроме того, при увеличении напряженности магнитного поля по мере приближения головки к магнитному слою увеличивается амплитуда сигнала; в результате соотношение "сигнал- шум" становится более благоприятным.
И при гальваническом осаждении, и при напылении рабочий слой получается очень тонким и прочным. Поэтому вероятность "выживания" головок и дисков в случае их контакта друг С другом на большой скорости существенно повышается. И действительно, современные накопители с дисками, имеющими тонкопленочные рабочие слои, практически не выходят из строя при вибрациях и сотрясениях. Оксидные покрытия в этом отношении гораздо менее надежны. Если бы вы смогли заглянуть внутрь корпуса накопителя, то увидели бы, что тонкопленочные покрытия дисков напоминают серебристую поверхность зеркал.
Двойной антиферромагнитный слой
Последним достижением в технологии изготовления носителей жестких дисков является использование антиферромагнитных двойных слоев (antiferromagnetically coupled — AFC), позволяющих существенно увеличить плотность рабочего слоя, превысив наложенные ранее ограничения. Увеличение плотности материала дает возможность уменьшить толщину магнитного слоя диска. Плотность записи жестких дисков (которая выражается в количестве дорожек на дюйм или в числе бит на дюйм) достигла той точки, в которой кристаллы магнитно-
го слоя, используемые для хранения данных, становятся настолько малы, что это приводит к их нестабильности и, как следствие, к низкой надежности запоминающего устройства. Границы плотности, получившие название суперпарамагнитного ограничения, должны находиться в пределах от 30 до 50 Гбит/дюйм3, В настоящее время плотность записи данных уже достигла 35 Гбит/дюйм1, т.е. су пер парамагнитное ограничение становится довольно существенным фактором, определяющим свойства создаваемых накопителей.
Носители AFC состоят из двух магнитных слоев, разделенных довольно тонкой пленкой металлического рутения, толщина которой 3 атома (6 ангстрем). Для описания этого сверхтонкого слоя рутения использовался шутливый термин "пыльца эльфов" (риле dust), придуманный в IBM. Подобная многослойная конструкция образует антиферромагнитное соединение, состоящее из верхнего и нижнего магнитных слоев, что позволяет различать эти слои по всей видимой высоте жесткого диска. Такая конструкция дает возможность использовать физически более толстые магнитные слои, имеющие более устойчивые кристаллы большого размера, благодаря чему носители могут функционировать как ординарный слой, отличающийся гораздо меньшей общей толщиной.
В 2001 году компания IBM использовала технологию AFC при создании целой серии 2,5-дюймовых накопителей Travelstar 30GN для портативных компьютеров; жесткие диски этого типа стали первыми накопителями с рабочим слоем AFC, появившимися на рынке. Кроме того, IBM начала создавать 3,5-дюймовые накопители с рабочим слоем AFC, используемые в настольных компьютерах. Первым накопителем этого типа стал Deskstar 120 GXP. Использование рабочего слоя AFC позволит, как ожидается, повысить плотность записи данных до 1000 Гбит/дюйм3 и более.
Головки чтения/записи
В накопителях на жестких дисках для каждой из сторон каждого диска предусмотрена собственная головка чтения/записи. Все головки смонтированы на общем подвижном каркасе и перемещаются одновременно.
Конструкция каркаса с головками довольно проста. Каждая головка установлена на конце рычага, закрепленного на пружине и слегка прижимающего ее к диску. Мало кто знает о том, что диск как бы зажат между парой головок (сверху и снизу). И если бы это не повлекло за собой никаких последствий, можно было бы провести небольшой эксперимент: открыть накопитель и приподнять пальцем верхнюю головку. Как только бы вы ее отпустили, она вернулась бы в первоначальное положение (то же самое произошло быиснижней головкой).
На рис. 9.10 показана стандартная конструкция механизма привода головок с подвижной катушкой.
Рис. 9,10. Головки чтения/записи и поворотный приводе подвижной катушкой
Когда накопитель выключен, головки касаются дисков под действием пружин. При раскручивании дисков аэродинамическое давление под головками повышается и они огрызаются от рабочих поверхностей (“взлетают’’). Когда диск вращается на полной скорости, зазор между ним и головками может составлять 0,5-5 микродюймов и даже больше.
В начале 1960-х годов величина зазора между диском и головками составляла 200-300 микродюймов; в современных накопителях она достигает 0,5 нм.
Внимание! Общая тенденция такова: чем раньше был выпущен накопитель и чем меньше его емкость, тем больше зазор между головками и поверхностями дисков. Именно из-за малого размера этого зазора блок HDA можно вскрывать только в абсолютно чистых помещениях: любая пылинка, лопавшая а зазор, может привести к ошибкам при считывании данных и даже к столкновению головок с дисками на полном ходу. В последнем случае может быть повреждена или головка, или диск, что одинаково неприятно.
Именно поэтому сборка блоков HDA выполняется только в чистых помещениях, соответствующих требованиям класса 100 (или даже более высоким). Это означает, что в одном кубическом футе воздуха может присутствовать не более 100 пылинок размером до 0,5 мкм. Для сравнения: стоящий неподвижно человек каждую минуту выдыхает порядка 500 таких частиц! Поэтому помещения оснащаются специальными системами фильтрации и очистки воздуха. Блоки HDA можно вскрывать только в таких условиях.
Поддержка столь стерильных условий стоит немалых денег. Некоторые производители выпускают “чистые цеха" в настольном исполнении. Стоят они всего несколько тысяч долларов и выглядят, как большие ящики с прозрачными стенками, в которые вмонтированы перчатки для рук оператора. Прежде чем приступить к работе, оператор должен вставить в ящик устройство и все необходимые инструменты, затем закрыть ящик и включить систему фильтрации. Через некоторое время можно будет начинать разборку и прочие манипуляции с накопителем.
Существуют и другие способы создания стерильных условий. Представьте себе, например. монтажный стол, отгороженный от окружающего пространства воздушной завесой, причем непосредственно на рабочее место под давлением постоянно подается очищенный воздух. Это напоминает устанавливаемые на зиму в дверях магазинов "занавески" из горячего воздуха, которые не мешают проходу, но и не дают теплу из помещения выйти наружу.
Поскольку подобное оборудование стоит довольно дорого, за ремонт накопителей на жестких дисках обычно берутся только их производители.
По мере развития технологии производства дисковых накопителей совершенствовались и конструкции головок чтения/записи. Первые головки представляли собой сердечники с обмоткой (электромагниты). По современным меркам их размеры были огромными, а плотность записи — чрезвычайно низкой. За прошедшие годы конструкции головок прошли долгий путь развития от первых головок с ферритовыми сердечниками до современных гигантских магниторезистивных моделей.
Механизмы привода головок
Пожалуй, еще более важной деталью накопителя, чем сами головки, является механизм, который устанавливает их в нужное положение и называется приводом головок. Именно с его помощью головки перемещаются от центра к краям диска и устанавливаются на заданный цилиндр.
Привод с подвижной катушкой используется практически во всех современных накопителях. В отличие от систем с шаговыми двигателями, в которых перемещение головок осуществляется вслепую, привод с подвижной катушкой использует сигнал обратной связи, чтобы можно было точно определить положения головок относительно дорожек и скорректировать их в случае необходимости. Такая система обеспечивает более высокое быстродействие, точность и надежность, чем традиционный приводе шаговым двигателем.
Привод с подвижной катушкой работает по принципу электромагнетизма. По конструкции он напоминает обычный громкоговоритель. Как известно, в громкоговорителе подвижная
катушка, соединенная с диффузором, может перемещаться в зазоре постоянного МЕТнита. При протекании через катушку электрического тока она смещается вместе с диффузором относительно постоянного магнита. Если ток в катушке периодически изменяется (в соответствии со звуковым электрическим сигналом), то возникающие при этом колебания дифq>yзopa порождают воспринимаемый человеком звук. В типичной конструкции привода подвижная катушка жестко соединяется с блоком головок и размещается в поле постоянного магнита. Катушка и магнит никак не связаны между собой; перемещение катушки осуществляется только под воздействием электромагнитных сил. При появлении в катушке электрического тока она так же, как и в громкоговорителе, смещается относительно жестко закрепленного постоянного магнита, передвигая при этом блок головки. Подобный механизм оказывается весьма быстродействующим и не столь шумным, как привод с шаговым двигателем.
В отличие от привода с шаговым двигателем, в устройствах с подвижной катушкой нет заранее зафиксированных положений. Вместо этого в них используется специальная система наведения (позиционирования), которая точно подводит головки к нужному цилиндру (поэтому привод с подвижной катушкой может плавно перемещать головки в любые положения). Эта система называется сервоприводом и отличается от ранее рассмотренной тем, что для точного наведения (позиционирования) головок используется сигнал обратной связи, несущий информацию о реальном взаимном расположении дорожек и головок. Эту систему часто называют системой с обратной связью (или с автоматической регулировкой).
Колебания температур нс сказываются на точности работы привода с подвижной катушкой и обратной связью. При сжатии и расширении дисков все изменения их размеров отслеживаются сервоприводом, и положения головок (не будучи предопределенными) корректируются должным образом. Для поиска конкретной дорожки используется заранее записанная на диске вспомогательная информация (сервокод), и в процессе работы всегда определяется реальное положение цилиндра на диске с учетом всех отклонений температур. Поскольку сервокод считывается непрерывно, в процессе нагрева накопителя и расширения дисков, например, головки отслеживают дорожку и проблем со считыванием данных не возникает. Поэтому привод с подвижной катушкой и обратной связью часто называют системой слежения за дорожками.
Автоматическая парковка головок
При выключении питания с помощью контактной парковочной системы (Contact Start Stop — CSS) рычаги с головками опускаются на поверхности дисков. Накопители способны выдержать тысячи '‘взлетов" и "посадок" головок, но желательно, чтобы они происходили на специально предназначенных для этого участках поверхности дисков, на которых не записываются данные.
При этих взлетах и посадках происходит износ (абразия) рабочего слоя, так как из-под головок вылетают "клубы пыли", состоящие из частиц рабочего слоя носителя; если же во время взлета или посадки произойдет сотрясение накопителя, то вероятность повреждения головок и дисков существенно возрастет. Более современные накопители, использующие механизм загруэки/разгрузки, включают в себя наклонную пластину, установленную непосредственно над внешней поверхностью жестких дисков, что позволяет избежать контакта между головками и жесткими дисками даже при отключении накопителя. После прекращения подачи напряжения накопитель с механизмом загруэки/разгрузки автоматически "паркует" головки на наклонной пластине.
Одним из преимуществ привода с подвижной катушкой является автоматическая парковка головок. Когда питание включено, головки позиционируются и удерживаются в рабочем положении за счет взаимодействия магнитных полей подвижной катушки и постоянного магнита. При выключении питания поле, удерживающее головки над конкретным цилиндром, исчезает, и они начинают бесконтрольно скользить по поверхностям еще не остановившихся дисков, что может стать причиной повреждений. Для того чтобы предотвратить возможные повреждения накопителя, поворотный блок головок подсоединяется к возвратной пружине. Когда компьютер включен, магнитное взаимодействие обычно превосходит упру-
гость пружины. Но при отключении питания головки под воздействием пружины перемещаются в зону парковки до того, как диски остановятся. По мере уменьшения частоты вращения дисков головки с характерным потрескиванием "приземляются" именно в этой зоне.
Таким образом, чтобы в накопителях с приводом от подвижной катушки привести в действие механизм парковки головок, достаточно просто выключить компьютер; никакие специальные программы для этого не нужны. В случае внезапного отключения питания головки паркуются автоматически.
Воздушные фильтры
Почти во всех накопителях на жестких дисках используется два воздушных фильтра: фильтр рециркуляции и барометрический фильтр. В отличие от сменных фильтров, которые устанавливались в старых накопителях больших машин, они располагаются внутри корпуса и не подлежат замене в течение всего срока службы накопителя.
В старых накопителях происходила постоянная перекачка воздуха снаружи внутрь устройства и наоборот сквозь фильтр, который нужно было периодически менять. В современных устройствах от этой идеи отказались. Фильтр рециркуляции в блоке HDA предназначен только для очистки внутренней “атмосферы" от небольших частиц рабочего слоя носителя, которые, несмотря на все предпринимаемые меры, все же осыпаются с дисков при взлетах и посадках головок, а также от любых других мелких частиц, которые могут проникнуть внутрь HDA. Поскольку накопители персональных компьютеров герметизированы и в них не происходит перекачки воздуха снаружи, они могут работать даже в условиях сильного загрязнения окружающего воздуха (рис. 9.11).
Поворотный привод
Направление воздушных потоков
Рис. 9,11. Циркуляция воздуха в накопителе на жестком диске
Выше отмечалось, что блок HDA герметичен, однако это не совсем так. Внешний воздух проникает внутрь HDA сквозь барометрический фильтр, так как это необходимо для выравнивания давления изнутри и снаружи блока. Именно потому, что жесткие диски не являются полностью герметичными устройствами, изготовители указывают для них диапазон высот над уровнем моря, в котором они сохраняют работоспособность (обычно от -300 до +3 000 м). Для некоторых моделей максимальная высота подъема ограничена 2 000 м, поскольку в более
разреженном воздухе просвет между головками и поверхностями носителей оказывается недостаточным. По мере изменения атмосферного давления воздух выходит из накопителя или наоборот— проникает в него сквозь вентиляционное отверстие, чтобы выровнять давление снаружи и внутри устройства. Тем не менее это не приводит к загрязнению "атмосферы” внутри накопителя. Дело в том, что барометрический фильтр, установленный на этом отверстии, способен задерживать частицы размером более 0,3 мкм, что соответствует стандартам чистоты атмосферы внутри блока HDA. В некоторых устройствах используются более плотные (тонкие) фильтры, позволяющие задерживать еще более мелкие частицы. Вы легко обнаружите вентиляционные отверстия на большинстве блоков HDA, в то время как сами барометрические фильтры находятся внутри блока.
Несколько лет назад я проводил на Гавайях семинар, на котором присутствовали несколько сотрудников астрономической обсерватории, расположенной на горе Мауна-Кеа. Они жаловались, что во всех их компьютерах жесткие диски очень быстро выходят из строя, а некоторые отказываются работать с самого начала. В этом нет ничего удивительного, поскольку обсерватория находится на вершине горы, высота которой 4200 м, а в таких условиях даже люди ощущают, мягко говоря, дискомфорт. Поэтому всем сотрудникам обсерватории было предписано пользоваться для хранения данных только дискетами или накопителями на магнитной ленте. Через некоторое время компания Ads tar (дочернее предприятие IBM, занимающееся производством жестких дисков) разработала серию полностью герметичных накопителей (но, конечно, с воздухом внутри) формата 3,5 дюйма. Поскольку воздух в этих устройствах находится под давлением, подобные накопители могут работать на любой высоте над уровнем моря (например, в самолете) и даже в экстремальных условиях — выдерживать сотрясения, колебания температур и т.д. Такие накопители предназначены для военных и промышленных целей.
Акклиматизация жестких дисков
Как уже отмечалось, блок HDA плотно закрыт, но не герметизирован (исключение составляют накопители, предназначенные специально для военных целей, в частности для военной авиации). Это означает, что блок HDA не является воздухонепроницаемым и внутри него содержится воздух. Для выравнивания давления в блоке предусмотрено закрытое фильтром отверстие, через которое воздух может проникать внутрь или наружу.
Барометрический фильтр не препятствует проникновению влаги внутрь блока HDA, поэтому по прошествии некоторого времени влажность воздуха внутри блока будет такой же, как и снаружи. Если влага начнет конденсироваться внутри блока HDA и в это время будет включено питание компьютера, то возникнут серьезные проблемы. В инструкциях по эксплуатации большинства жестких дисков приводятся таблицы или графики их акклиматизации при изменении условий окружающей среды (температуры и влажности). Особенно важно соблюдать эти условия при внесении накопителя с холода в теплое помещение, поскольку в такой ситуации конденсация влаги практически неизбежна. Данное обстоятельство в первую очередь должны учитывать владельцы портативных систем с жесткими дисками. Если, например, зимой оставить компьютер в багажнике автомобиля, а потом внести его в салон и включить без предварительного прогрева, то последствия для накопителя могут оказаться весьма печальными.
Приведенная далее цитата и табл. 9.3 взяты из инструкции к накопителям компании Control Data Corporation (позже переименованной в Imprimis, а затем в Seagate).
"Если вы принесли устройство из холодного помещения или с улицы, где температура не превышала 10 °C, не вскрывайте упаковку до тех пор, пока не будут удовлетворены приведенные ниже требования; в противном случае из-за конденсации влаги может быть повреждена механическая часть устройства и/яли рабочий слой дисков. Накопитель необходимо выдержать в заводской упаковке в предполагаемых условиях эксплуатации в течение времени, определяемого по приведенной здесь таблице.
Таблица 9.3. Период акклиматизации накопителя
Исходная температура, еС
Время акклиматизации, ч
+4
13
-1
15
-7
16
-12
17
-18
18
-23
20
-29
22
-34 и ниже
27
Как видно из таблицы, чем холоднее накопитель, тем дольше он должен прогреваться перед включением (время прогрева может доходить до суток и более)”.
Двигатель привода дисков
Двигатель, приводящий во вращение диски, часто называют шпиндельным (spindle). Шпиндельный двигатель всегда связан с осью вращения дисков, никакие приводные ремни или шестерни для этого не используются. Двигатель должен быть бесшумным: любые вибрации передаются дискам и могут привести к ошибкам при считывании и записи.
Частота вращения двигателя должна быть строго определенной. Обычно она колеблется от 3 600 до 15 000 об/мин или больше, а для ее стабилизации используется схема управления двигателем с обратной связью (автоподстройкой), позволяющая добиться необходимой точности. Таким образом, контроль за частотой вращения двигателя осуществляется автоматически, и никакие устройства, позволяющие сделать это вручную, в накопителях не предусмотрены. В описаниях некоторых диагностических программ говорится, что с нх помощью можно измерить частоту вращения дисков. На самом деле единственное, на что они способны, — это оценить ее возможное значение по временным интервалам между моментами появления заголовков секторов. Измерить частоту вращения с помощью программы в принципе невозможно, для этого нужны специальные приборы (тестеры). Если какая-нибудь диагностическая программа сообщит, что частота вращения дисков установлена неправильно, не стоит беспокоиться: скорее всего, плохо работает сама программа, а не накопитель.
Информация о частоте вращения дисков просто не передается (и не должна передаваться) через интерфейс контроллера жесткого диска. Раньше ее можно было оценить, считывая подряд достаточно большое количество секторов и измеряя временные интервалы, через которые появляется соответствующая информация. Но это имело смысл только тогда, когда все диски разбивались на одинаковое число секторов (17), а номинальная частота их вращения составляла 3 600 об/мин. Использование зонной записи, появление накопителей с различными номинальными частотами вращения, не говоря уже о встроенных буферах и кэш-памяти, приводит к тому, что программно вычислить истинную частоту вращения дисков невозможно.
В большинстве накопителей шпиндельный двигатель располагается в нижней части, под блоком HDA. Однако во многих современных устройствах он встраивается внутрь блока HDA и представляет собой центральную часть блока ди с ков-носителей. Такая конструкция позволяет, не изменяя размера накопителя по вертикали, увеличить количество дисков в блоке (в “стопке").
Замечание Шпиндельный двигатель, особенно в накопителях большого формата, потребляет от 12-вольтного источника питания довольно значительную мощность. Она возрастает еще а 2-3 раза по сравнению со стационарным значением при разгоне (раскручивании) дисков. Длится такая перегрузка несколько секунд после включения компьютера. Если в компьютере установлено несколько накопителей, то, чтобы не подвергать чрезмерной нагрузке блок питания, можно попытаться организовать их поочередное включение. Задержанный запуск шпиндельного двигателя предусмотрен в большинстве накопителей SCSI и IDE.
Гидродинамические подшипники
Традиционные конструкции шпиндельных электродвигателей предусматривают использование шариковых подшипников, но существующие ограничения вынудили производителей искать альтернативные варианты. Основным недостатком шариковых подшипников является радиальное биение, возникающее в результате поперечного смещения шариков на вел ичину зазора и составляющее примерно 0,1 микродюйма (миллионную часть дюйма). Величина радиального биения на первый взгляд кажется весьма незначительной, но при увеличении плотности записи в современных накопителях это становится определенной проблемой. Существующее биение является причиной возникновения хаотических поперечных движений жесткого диска, которые приводят к неустойчивым колебаниям дорожек по отношению к головкам чтения/записи. Кроме того, имеющиеся зазоры и соударения металлических шариков стали причиной повышения уровня генерируемого механического шума и вибраций, которые ухудшают рабочие характеристики накопителей, имеющих высокую скорость вращения.
Решением этой проблемы стал совершенно новый тип подшипника, получившего название гидродинамического, в котором основную роль играет высоко пластичная смазка, находящаяся между шпинделем и втулкой двигателя. Использование высокопластичной гидродинамической смазки позволяет уменьшить радиальное биение подшипника до 0,01 микро дюйма, что приводит к заметному снижению уровня вибрации и поперечного смещения жестких дисков. Благодаря гидродинамическим подшипникам повышается ударная прочность жесткого диска, улучшается регулирование скорости и снижается уровень генерируемого шума. На сегодняшнем рынке уже появился целый ряд накопителей, использующих гидродинамические подшипники. В частности, к их числу относятся накопители, имеющие очень высокую скорость вращения, высокую плотность записи данных или повышенные требования к уровню шума. Думаю, уже через несколько лет гидродинамические подшипники станут привычным компонентом большинства жестких дисков.
Платы управления
В каждом накопителе, в том числе и на жестких дисках, есть хотя бы одна плата. На ней монтируются электронные схемы для управления шпиндельным двигателем и приводом головок, а также для обмена данными с контроллером (представленными в заранее оговоренной форме). В накопителях IDE контроллер устанавливается непосредственно в накопителе, а для накопителей SCSI необходимо использовать дополнительную плату расширения.
Довольно часто неисправности возникают не в механических узлах накопителей, а в платах управления. На первый взгляд это утверждение может показаться странным, поскольку общеизвестно, что электронные узлы надежнее механических, тем не менее факт остается фактом. Поэтому многие неисправные накопители можно отремонтировать, заменив лишь плату управления, а не все устройство. К сожалению, ни один производитель накопителей не реализует платы управления отдельно. Поэтому единственная возможность получить плату управления — приобрести идентичный функционирующий накопитель и заменит!, поврежденные элементы деталями, снятыми с накопителя. Как вы понимаете, приобретение совершенно нового жесткого диска для ремонта имеет смысл только в том случае, если поврежденный накопитель содержит какие-либо нужные для вас данные.
Данные, хранящиеся на жестких дисках накопителя с поврежденной платой управления, могут быть извлечены только после ее замены. В большинстве случаев ценность содержащихся данных значительно превышает стоимость накопителя, поэтому приобретение нового идентичного накопителя и его использование в качестве источника запасных частей, например платы управления, полностью себя оправдывает. Подобный метод получил широкое распространение в компаниях, которые занимаются восстановлением данных. Они имеют в наличии множество самых распространенных накопителей, детали которых используются для замены неисправных компонентов и восстановления данных, содержащихся на жестких дисках пользовательских систем.
Для замены платы чаще всего достаточно самой обычной отвертки. Необходимо всего лишь выкрутить несколько винтов и отсоединить соответствующий кабель, после чего установить новую плату и повторить описанные действия в обратной последовательности. На этом процесс замены неисправной платы будет завершен.
Кабели и разъемы накопителей
В большинстве накопителей диаметром 2,5 дюйма для ноутбуков используется стандартный кабель с унифицированным разъемом.
Характеристики накопителей на жестких дисках
Если вы собрались покупать новый накопитель или просто хотите разобраться в том, каковы различия между устройствами разных семейств, сравните их параметры. Ниже приведены критерии, по которым обычно оценивают качество жестких дисков.
Емкость.
Быстродействие.
Надежность.
Стоимость.
Емкость
Как уже отмечалось, один из наиболее известных законов Паркинсона, правда, в несколько измененном виде, может быть применен и к жестким дискам: “Объем данных увеличивается в соответствии с объемом пространства, отведенного для их хранения". Это означает, что, независимо от емкости жесткого диска, вы без особого труда найдете способ заполнить его до отказа.
После того как пользователь заполняет все свободное пространство текущего жесткого диска, он начинает задумываться о том, какой объем памяти будет достаточным. Вероятность того, что имеющегося пространства окажется слишком много, весьма незначительна, поэтому постарайтесь приобрести самый большой жесткий диск, который сможет вынести ваш бюджет. Современные системы используются для хранения объемных файлов различных форматов, к числу которых относятся цифровые фотографии, музыкальные записи и видеофрагменты, новейшие операционные системы, приложения и компьютерные игры. Например, в соответствии с информацией, предоставленной компанией Western Digital, занимающейся производством жестких дисков, для того чтобы записать 600 фотографий с высоким разрешением (по 500 Кбайт каждая), 12 часов цифровой музыки, 5 игр, 20 приложений и всего лишь 90 минут цифровых видеоматериалов, потребуется примерно 43 Гбайт свободного пространства.
В современных системах нехватка свободного места приводит к возникновению самых разных проблем, связанных главным образом с тем, что операционная система Windows и прикладные программы используют большой объем дискового пространства для виртуальной памяти и хранения временных файлов. Выход Windows за пределы емкости жесткого диска практически всегда приводит к неустойчивой работе системы, сбоям и потере данных.
Ограничения емкости
Величина емкости используемого жесткого диска зависит в первую очередь от выбранного интерфейса. Несмотря на то что АТА является наиболее распространенным интерфейсом жестких дисков, не забывайте также о накопителях с шиной SCSI. Каждому стандарту присущи определенные ограничения, но в целом емкость накопителей АТА всегда была ниже, чем емкость накопителей с интерфейсом SCSI.
Первый накопитель АТА, созданный в 1986 году, имел ограничение максимальной емкости в 137 Гбайт (6 5536x16x255 секторов). Различные версии BIOS еще больше ограничивали максимальную емкость жестких дисков, которая в системах, скомпонованных до 1998 года, достигала 8,4 Гбайт, а в системах, созданных до 1994 года, — 528 Мбайт. Ограничение емкости
накопителей АТА в 137 Гбайт осталось даже после того, как был найден способ, позволивший решить проблемы, связанные с BIOS. Это ограничение удалось успешно преодолеть с помощью спецификации ЛТА-6, опубликованной в 2001 году. Стандарт АТА-6 расширил схему адресации, используемую накопителем АТА, что позволило увеличить емкость накопителей до 144 Пбайт (петабайт, или квадрильон байт), которые составляют в обшей сложности 2“ секторов. Подобное решение позволяет создавать накопители, емкость которых превышает указанное ограничение в 137 Гбайт. Разумеется, любой накопитель с емкостью более 137 Гбайт по своей природе должен соответствовать стандарту АТА-6. Тем не менее, устанавливая накопитель, емкость которого выше указанной величины, убедитесь в том, что системная BIOS поддерживает АТА-6.
Ограничения BIOS
Системы, включающие в себя жесткий диск объемом до 8 Гбайт, далеко не всегда позволяют обрабатывать накопители большей емкости без соответствующего обновления системной BIOS. Это связано с тем, что BIOS ранних версий (т.е. до 1998 года) не могут обрабатывать накопители, емкость которых выше указанного ограничения в 8,4 Гбайт. Не забывайте также о существующем ограничении в 137 Гбайт, которое относится к жестким дискам, выпущенным до 2002 года. Жесткие диски АТА обычно поставляются в комплекте с инсталляционным диском, содержащим программное обеспечение для замены BIOS, например Disk Manager от компании On track или EZ-Drive от Phoenix Technologies (компания StorageSoft, разработавшая программу EZ-Drive, была приобретена компанией Phoenix в январе 2002 года). Тем не менее я не рекомендую практиковать программное обновление BIOS. Это связано с тем, что использование EZ-Drive, Disk Manager и других программных продуктов OEM (Drive Guide, MAXBiast, Data Lifeguard и пр.) может принести к различным проблемам при необходимости загрузки с дискеты/компакт-диска или при исправлении нестандартной главной загрузочной записи.
При установке жесткого диска большой емкости в систему, использующую системную BIOS, созданную до 1998 года и имеющую ограничение в 8,4 Гбайт, или BIOS, датированную 2002 годом и имеющую соответствующее ограничение емкости в 137 Гбайт, следует в первую очередь обратиться к производителю системной платы (или компьютера) для получения обновленной версии BIOS. Практически все системные платы включают в себя flash-память, которая позволяет устанавливать обновленные версии BIOS с помощью соответствующих служебных программ.
Ограничения операционной системы
К счастью, при использовании новейших операционных систем, к числу которых относятся Windows Ме/2000/ХР, каких-либо проблем с жесткими дисками большой емкости практически не возникает. Следует заметить, что операционные системы более ранних версий имеют определенные ограничения, которые следует учитывать при использовании высокоемких накопителей.
Как правило, DOS не распознает жесткие диски емкостью более 8,4 Гбайт, так как доступ к этим накопителям выполняется с помощью LBA-адресации, a DOS 6jt и более ранних версий поддерживает только СНS-адресацию.
Для операционной системы Windows 95 существует ограничение емкости жестких дисков в 32 Гбайт, причем единственным способом, позволяющим выйти из этого положения, является обновление операционной системы до Windows 98 или более современных версий. Кроме того, обновленные или реализуемые в розницу версии Windows 95 (которые называются также Windows 95 OSR 1 или Windows 95а) поддерживают только файловую систему FAT 16 (16-разрядная таблица размещения файлов), налагающую ограничение в 2 Гбайт на максимальный размер разделов. Таким образом, при использовании жесткого диска емкостью 30 Гбайт вам бы пришлось разбить его на 15 разделов по 2 Гбайт в каждом, присваивая вновь образованному разделу определенную букву (в данном случае, диски C:-Q:). Операционные
системы Windows 95В и 95С могут использовать файловую систему FAT32, которая разрешает создавать разделы объемом до 2 Тбайт. Обратите внимание, что наличие определенных внутренних ограничений не позволяет посредством программы FDISK создавать разделы объемом более 512 Мбайт.
Операционная система Windows 98 поддерживает жесткие диски большой емкости, но ошибка, существующая в программе FDISK, содержащейся в Windows 98, уменьшает сообщенную емкость накопителя до 64 Гбайт (при использовании жестких дисков большей емкости). Решение этой проблемы состоит в установке обновленной версии FDISK, для получения которой вам следует обратиться на Web-узел компании Microsoft. Еще одна ошибка была обнаружена при выполнении команды FORMAT в операционной среде Windows 98: при запуске программы FORMAT для обработки раздела емкостью более 64 Гбайт происходит форматирование всего раздела, но его размер сообщается неправильно.
Быстродействие
Важным параметром накопителя на жестком диске является его быстродействие. Этот параметр для разных моделей может варьироваться в широких пределах. И как это часто бывает, лучшим показателем быстродействия накопителя является его цена. Здесь вполне справедливы слона, сказанные по поводу гоночных автомобилей: “Скорость стоит денег. Насколько быстро вы хотите ездить?’’.
быстродействие накопителя можно оценить по двум параметрам:
скорости передачи данных (data transfer rate);
среднестатистическому времени поиска (average seek time).
Скорость передачи данных
Вероятно, наиболее важной характеристикой при оценке общей производительности накопителя является скорость передачи данных, но, с другой стороны, она же считается наименее понятной. Дело в том, что в настоящее время для каждого дисковода могут быть определены сразу несколько скоростей передачи данных.
Основная проблема состоит в том, что производители накопителей часто указывают в документации до семи различных скоростей передачи, относящихся к тому или иному дисководу. Наименее важной, вероятно, является максимальная скорость передачи интерфейса (почему-то именно на нее пользователи чаще всего обращают внимание), которая в современных 2,5-дюймовых накопителях, используемых в ноутбуках, составляет 100 Мбайт/с. К сожалению, далеко не все понимают, что фактическая скорость чтения и записи данных значительно меньше скорости передачи интерфейса. Наиболее важной является скорость передачи непосредственно носителей, определяющая, насколько быстро выполняется запись или считывание данных, содержащихся на жестком диске. Скорость передачи данных носителя может быть выражена в виде полной скорости (максимальной или минимальной), максимальной или минимальной фактической скорости, а также в виде средней фактической скорости. Средняя скорость обычно указывается довольно редко, но ее легко вычислить по имеющимся данным.
Средняя скорость передачи данных считается более важной характеристикой, чем скорость передачи данных интерфейса. Это связано с тем, что средняя скорость представляет собой действительную скорость непосредственного считывания данных с поверхности жесткого диска. При этом максимальная скорость является, скорее, ожидаемой постоянной скоростью передачи данных. Скорость передачи носителя обычно определяется ее минимальной и максимальной величинами, хотя многие компании, занимающиеся производством жестких дисков, указывают только максимальное значение скорости.
Наличие минимального и максимального значений скорости передачи носителя связано с использованием в современных накопителях так называемой зонной записи данных. В этом случае количество секторов, приходящихся на каждую дорожку внутренних цилиндров, будет меньше, чем в наружных. Как правило, жесткий диск разделен на 16 или более зон, при-
чем количество секторов на каждой дорожке (а следовательно, скорость передачи данных) во внутренних зонах примерно вдвое меньше, чем во внешних. Скорость вращения жесткого диска практически постоянна, поэтому скорость считывания данных из внешних цилиндров примерно вдвое выше, чем из внутренних.
Скорость передачи данных зависит от двух основных факторов: скорости вращения шпинделя и линейной плотности записи или количества секторов на дорожку. При сравнении двух дисков с одинаковым количеством секторов на дорожку накопитель с большей скоростью вращения показывает более высокую производительность. Точно так же при сравнении дисков с одинаковой скоростью вращения более быстрым оказывается диск с большей линейной плотностью записи (большим количеством секторов на дорожку). Диски с большей плотностью записи могут быть быстрее, чем диски с большей скоростью вращения — необходимо принимать во внимание оба фактора.
Для получения параметров передачи данных конкретного жесткого диска следует обратиться к описанию, документации или руководству по использованию жесткого диска. Обычно такая документация предоставляется на Web-узле производителя жесткого диска. Часто в ней содержатся сведения по минимальному и максимальному количеству секторов на одну дорожку, что в сочетании со скоростью вращения может использоваться для подсчета скорости передачи данных отформатированного носителя. Обратите внимание, что эта информация относится к истинному количеству секторов на дорожку для внешней и внутренней зоны. Помните, что многие диски (особенно диски с зонированной записью) настраиваются на трансляцию секторов, поэтому количество секторов на дорожку, сообщаемое BIOS, не имеет никакого отношения к физическим характеристикам жесткого диска. Для определения производительности жесткого диска необходимы его реальные характеристики, а не параметры, предоставляемые BIOS.
После получения реального количества секторов на дорожу (SPT) и скорости вращения диска для определения скорости чтения данных с носителя можно воспользоваться следующей формулой (в результате будет получена скорость в Мбайт/с):
Скорость чтения с носителя (Мбайт/с) — SPT х 512 байт х об/мин / 60 с / 1000000 байт.
Например, пластины жесткого диска Hitachi/IBM Travelstar 7К60 вращаются со скоростью 7200 об/мин и в среднем имеют по 540 секторов на дорожку. Средняя скорость чтения для этого накопителя составляет:
540x512х(7200/60)/1000000 - 33,18 Мбайт/с.
Некоторые производители жестких дисков не предоставляют информации о количестве секторов на одну дорожку во внешней и внутренней зонах. Вместо этого предоставляется скорость чтения неформатированного жесткого диска в Мбит/с. Для преобразования данного значения в реальную скорость чтения отформатированного жесткого диска разделите значение скорости на 11. Например, компания Toshiba заявляет, что жесткий диск MK6022GAX объемом 60 Гбайт обеспечивает быстродействие максимум 373 и минимум 203 Мбит/с. В среднем это составляет 288 Мбит/с, что примерно соответствует скорости 26 Мбайт/с форматированного диска.
Использование представленных формул (или их разновидностей) позволяет подсчитать скорость чтения с носителя для любого жесткого диска. В табл. 9.4 приведены скорости чтения некоторых жестких дисков диаметром 2,5 дюйма. Диски перечислены в порядке убывания их быстродействия.
Очевидно, что, несмотря на теоретическую скорость передачи данных интерфейса АТЛ, равную 100 Мбайт/с, самый быстрый жесткий диск диаметром 2,5 дюйма может считывать данные с носителя со скоростью не более чем 33 Мбайт/с. В качестве аналогии можно представить тонкий водопроводный кран (жесткий диск), к которому подведен пожарный шланг (интерфейс АТА). Водопроводный кран используется для наполнения бассейна. Неважно, какое количество воды можно прокачать через пожарный шланг, ведь бассейн будет заполняться со скоростью, с которой в состоянии пропускать воду водопроводный кран.
Таблица 9.4. Скорость чтения дисков диаметром 2,5 дюйме объемом более 60 Гбайт
Диск
Объем Скорость передачи интерфейса, Мбайт/с
кэш-па-
Мбайт
Количество секторов на дорожку во внешней
Количество секторов на дорожку во внутреннем зоне
Скорость вращении, об/мин
Максимальная скорость чтения с носителе, Мбайт/с
Минимальная скорость чтения с носителя, Мбайт/с
Средняя скорость чтения, Мбайт/с
Hitachi TS 7К60
60100
в
720
360
7200
44,24
22.12
33,18
Hitachi TS 5К80
80100
8
885
440
5400
40,78
20,28
30,53
Toshiba MK6022GAX
60100
16
736
400
5400
33,91
18,43
26,17
Hitachi TS 80GN
80100
а
868
448
4200
31.11
16,06
23,56
Toshiba MK8O25GA5
80100
8
866
443
4200
31,04
15,88
23,46
Toshiba MK6O21GAS
60100
2
755
391
4200
27,06
14,01
20.54
Hitachi TS 60 GH
60100
2
556
307
5400
25,62
14,15
19.88
Кэш-память, установленная на жестком диске, позволяет выполнять передачу данных на полной скорости интерфейса. В нашей аналогии кэш-память можно представить в виде емкости, вода из которой после наполнения может быть мгновенно вылита в бассейн. Единственная проблема заключается в том, что большая емкость также наполняется из водопроводного крана, поэтому передача объема данных, превышающего емкость, может выполняться только со скоростью, которую поддерживает водопроводный кран.
При изучении спецификаций жестких дисков можно сделать вывод, что повышенная скорость передачи интерфейса и большой объем кэш-памяти имеют крайне важное значение. Но в итоге истинная скорость передачи данных упирается в быстродействие носителей жесткого диска. Другими словами, скорость передачи носителя является самой важной спецификацией жесткого диска.
Замечание
Портативность имеет свою "цену", как в денежном выражении, так и в производительности. Чем меньше жесткий диск, тем больше его цена и меньше скорость передачи данных. Например, жесткий диск диаметром 2,5 дюйма для портативного компьютера обычно стоит е два раза больше аналогичного по объему жесткого диска диаметром 3,5 дюйма, предназначенного для настольных компьютеров. Кроме того, портативные жесткие диски обеспечивают меньшую скорость передачи данных. Самый быстрый жесткий диск диаметром 3,5 дюйма обычно имеет скорость передачи данных 44-55 Мбайт/с, что значительно быстрее 33 Мбайт/с быстрых жестких дисков диаметром 2,5 дюйма. Еще меньшие по объему жесткие диски, например Hitachi MicroDrive, стоят еще дороже. Стоимость жесткого диска MicroDrive объемом 1 Гбайт больше, чем жесткого диска диаметрам 2.5 дюйма и объемом 80 Гбайт или диска диаметром 3,5 дюйма и объемом 250 Гбайт. Скорость передачи MicroDrive составляет всего около 5 Мбайт/с.
Среднее время позиционирования
Это время, обычно измеряемое в миллисекундах (мс), которое необходимо для перемещения головки от одного цилиндра к другому на какое-либо произвольное расстояние. Один из способов, позволяющий определить эту величину, состоит в многократном выполнении операций поиска той или иной дорожки и последующем делении затраченного времени на количество выполненных операций. Этот метод позволяет вычислить среднее время, необходимое для выполнения одной операции поиска дорожки.
Стандартный метод, используемый различными изготовителями для определения среднего времени позиционирования, состоит в измерении времени, затрачиваемого головками для перемещения на расстояние, равное одной трети радиуса всех цилиндров. Среднее время позиционирования зависит непосредственно от конструкции жесткого диска; тип интерфейса или контроллера практически никак не влияет на этот параметр. Величина среднего времени позиционирования говорит в первую очередь о возможностях механизма привода головки.
Замечание
Следует крайне осторожно относиться к результатам эталонных тестов, используемых для определения среднего времени поиска дорожки. В большинстве накопителей АТА/IDE и SCSI используется так называемая схема трансляции секторов, поэтому далеко не все команды, получаемые дисководом на перемещение головки к определенному цилиндру, приводят к ожидаемому физическому движению. Таким образом, выполнение некоторых эталонных тестов для накопителей определенного типа является совершенно бессмысленным. Накопители SCSI также требуют выполнения дополнительной операции, поскольку команды должны быть вначале отправлены накопителю по шине SCSI. Казалось бы, накопители этого типа должны иметь минимальное время доступа, поскольку служебные команды при выполнении эталонных тестов не учитываются. Тем не менее несовершенство эпалояных тестовых программ приводит к тому, что производительные жесткие диски демонстрируются с довольно низкими рабочими характеристиками.
Время ожидания
Временем ожидания называется среднее время (в миллисекундах), необходимое для перемещения головки к указанному сектору после достижения определенной дорожки. В среднем эта величина равна половине времени, которое требуется для одного оборота жесткого диска. При увеличении частоты вращения диска вдвое время ожидания уменьшится наполовину.
Время ожидания является одним из факторов, определяющих скорость чтения и записи накопителя. Уменьшение времени ожидания (чего можно достичь только при повышении частоты вращения) сокращает время доступа к данным или файлам. В табл. 9.5 приведены наиболее распространенные частоты вращения жестких дисков и соответствующие величины времени ожидания.
Таблица 9.5. Зависимость времени ожидания от скорости вращения жесткого диска
Оборотов я минутуОборотов в секундуВремя ожидания
3600
60
8,33
4 200
70
7,14
5400
90
5,56
7200
120
4,17
10 000
167
3,00
15 000
250
2,00
В настоящее время скорость вращения многих накопителей формфактора 3,5 дюйма достигает 7 200 об/мин, чему соответствует время ожидания, равное всего лишь 4,17 мс. При увеличении частоты вращения до 10 000 или даже 15 000 об/мин время ожидания уменьшается до немыслимых величин, равных соответственно 3 и 2 мс. Увеличение частоты вращения накопителя приводит не только к повышению его эффективности, что выражается в уменьшении времени доступа к данным, но и к увеличению скорости передачи данных, считанных головкой из указанных секторов. Частота вращения большинства жестких дисков формфактора 2,5 дюйма составляет 4 200 или 5 400 об/мин, хотя постепенно появляются и модели с частотой 7 200 об/мин.
Среднее время доступа
Средним временем доступа к данным называется сумма среднего времени позиционирования и времени ожидания. Среднее время доступа обычно выражается в миллисекундах.
Величина среднего времени доступа (среднее время позиционирования плюс время ожидания) представляет собой среднее количество времени, необходимое накопителю для обращения к произвольно расположенному сектору.
Программы кэширования и кэш-контроллер
Быстродействие дискового накопителя можно существенно повысить, если воспользоваться специальными программами кэширования, например SMARTDRV (DOS) или VCASHE (Windows 9т, Windows NT и Windows 2000/ХР). Эти программы “подключаются" к прерыванию жесткого диска на уровне BIOS (перехватывают прерывание BIOS) и обрабатывают запросы на считывание и запись, направляемые приложениями и драйверами устройств в BIOS.
Если приложению понадобилось считать порцию данных с жесткого диска, кэш-программа перехватывает соответствующий запрос, проверяет наличие определенных условий (о которых будет сказано ниже) и, если они не удовлетворяются, передает запрос в неизменном виде контроллеру накопителя. Считанные в накопителе данные не только передаются приложению, но и сохраняются в специальном буфере (кэше). В зависимости от размера кэша, в нем могут храниться данные из достаточно большого количества секторов.
Если приложению нужно считать дополнительные данные, кэш-проптамма вновь перехватывает запрос и проверяет, не хранятся ли запрошенные данные в буфере. Если это так, то они немедленно передаются приложению, без непосредственного обращения к диску. Можете представить себе, насколько этот прием ускоряет доступ к диску (и заодно сказывается на результатах измерений быстродействия накопителя)!
Большинство современных контроллеров включают встроенный кэш той или иной разновидности, которому не нужно перехватывать н использовать прерывания BIOS. Кэширование осуществляется на аппаратном уровне, и обычные программы измерения быстродействия накопителей его "не замечают". Первыми из подобного рода устройств в накопителях были буферы опережающего считывания дорожки (read-ahead buffer), благодаря которым удалось получить коэффициент чередования 1:1. В одних современных контроллерах просто увеличен размер этих буферов, а в других используются более интеллектуальные устройства, по своим возможностям близкие к кэш-программам.
Во многих накопителях АТА и SCSI кэш-память расположена непосредственно во встроенном контроллере. Большинство современных накопителей АТА имеют встроенную кэшпамять объемом 2 Мбайт; во многих высокоэффективных накопителях АТА объем кэш-памяти достигает 8 Мбайт. Как правило, накопители SCSI имеют кэш-память объемом 8 Мбайт, а в некоторых из них установлен кэш объемом 16 Мбайт. В былые времена 1 или 2 Мбайт оперативной памяти хватало для всей системы. Сейчас же некоторые 2,5-дюймовые накопители имеют до 16 Мбайт кэш-памяти, которая встраивается прямо в накопитель.
Несмотря на то что программное и аппаратное кэширование данных позволяет существенно повысить производительность накопителей при обычных операциях считывания и записи, реальная (физическая) скорость передачи данных определяется только конструкцией самого устройства.
S.M.A.R.T.
Технология самотестирования, анализа и отчетности (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology — SMART.) — это новый промышленный стандарт, описывающий методы предсказания появления ошибок жесткого диска. При активизации системы S.M.A.R.T. жесткий диск начинает отслеживать определенные параметры, чувствительные к неисправностям накопителя или указывающие на них. На основе отслеживаемых параметров можно предсказать сбои в работе накопителя. Если на основе отслеживаемых параметров вероятность появления ошибки возрастает, S.M.A.R.T. генерирует для BIOS или драйвера операционной системы отчет о возникшей неполадке, который указывает пользователю на необходимость немедленного резервного копирования данных до того момента, когда произойдет сбой в накопителе.
На основе отслеживаемых параметров S.M.A.R.T. пытается определить тип ошибки. Поданным компании Seagate, 60% ошибок механические. Именно этот тип ошибок и предсказывается S.M.A.R.T. Разумеется, не все ошибки можно предсказать, например появление статического электричества, внезапную встряску или удар, термические перегрузки и т.д.
Технология S.M.A.R.T. была разработана IBM в 1992 году. В том же году IBM выпустила жесткий диск формата 3,5 дюйма с модулем Predictive Failure Analysis (PFA), который измерял некоторые параметры накопителя и в случае их критического изменения генерировал предупреждающее сообщение. IBM передала на рассмотрение организации ANSI спецификацию технологии предсказания ошибок накопителя, и в результате появился ANSI-стандарт — протокол S.M.A.R.T. для SCSI-устройств (документ ХЗТ10/94-190).
Для накопителей с интерфейсом IDE/АТА технология S.M.A.R.T. была реализована лишь в 1995 году. В разработке этого стандарта принимали участие компании Seagate Technology, Conner Peripherals (в настоящее время является подразделением Seagate), Fujitsu, Hewlett- Packard, Maxtor, Quantum и Western Digital. Результатом их работы стала спецификация S.M.A.R.T. для накопителей на жестких дисках с интерфейсом IDE/АТ А и SCSI, и они сразу же появились на рынке.
В накопителях на жестких дисках с интерфейсом IDE/АТА и SCSI реализация S.M.A.R.T. подобна, за исключением отчетной информации. В накопителях с интерфейсом IDE/АТА драйвер программного обеспечения интерпретирует предупреждающий сигнал накопителя, генерируемый командой S.M.A.R.T. report status. Драйвер запрашивает у накопителя статус этой команды. Если ее статус интерпретируется как приближающийся крах жесткого диска, то операционной системе посылается предупреждающее сообщение, а та, в свою очередь, информирует об ошибке пользователя. Такая структура в будущем может дополняться новыми свойствами. Операционная система может интерпретировать атрибуты, которые передаются с помощью расширенной команды report status. В накопителях с интерфейсом SCSI S.M.A.R.T. информирует пользователя только о двух состояниях накопителя — о нормальной работе и об ошибке,
Для функционирования S.M.A.R.T. необходима поддержка этой технологии на уровне BIOS или драйвера жесткого диска операционной системы (и, естественно, накопитель на жестких дисках, который поддерживает эту технологию). Функции S.M.A.R.T. задействованы несколькими программами, например Norton Smart Doctor от компании Symantec, EZ от Microhouse International или Data Advisor от Ontrack Data International.
Обратите внимание; традиционные программы диагностики диска, например .Scandisk и Norton Disk Doctor, работают с секторами данных на поверхности диска и не отслеживают всех функций накопителя в целом. В некоторых современных накопителях на жестких дисках резервируются секторы, которые в будущем используются вместо дефектных. Как только “вступает в дело" один из резервных секторов, S.M.A.R.T. информирует об этом пользователя, в то время как программы диагностики диска не сообщают о каких-либо проблемах.
Каждый производитель накопителей на жестких дисках по-своему реализует параметры монитора S.M.A.R.T., причем большинство из них реализовали собственный набор параметров. В некоторых накопителях отслеживается высота “полета" головок над поверхностью диска. Если эта величина уменьшается до некоторого критического значения, то накопитель генерирует ошибку. В других накопителях выполняется мониторинг кодов коррекции ошибок, который показывает количество ошибок чтения и записи на диск. В большинстве дисков реализована регистрация следующих параметров:
высота полета головки над диском;
скорость передачи данных:
количество переназначенных секторов;
произ водител ь н ость вре ме н и по вс ка;
время раскручивания жесткого диска;'
частота сбоев при поиске;
количество по вторе и ий раскруч и вания жесткого диска;
количество повторных калибровок накоп ителя.
Каждый параметр имеет пороговое значение, которое используется для определения того, появилась ли ошибка. Это значение определяется производителем накопителя и не может быть изменено.
Существует ряд простых требований, выполнение которых обеспечит корректное функционирование S.M.A.R.T.; для этого необходим S.M.A.R.T.-совместимый накопитель на жестких дисках и базовая система ввода-вывода, поддерживающая данную технологию, или драйвер жесткого диска для используемой операционной системы. Если BIOS не поддерживает технологию S.M.A.R.T., воспользуйтесь служебными программами (утилитами), которые обеспечат нужную поддержку. К программам такого рода относятся Norton Utilities от компании Symantec, EZ Drive от StorageSoft и Data Advisor от Ontrack.
Для получения замечательной и совершенно бесплатной утилиты, которая называется SMARTDefender, зайдите на Web-узел компании Hitachi Global Storage (бывшая IBM): www.hgst.com/hdd/support/download.htm. Эта программа не только контролирует S.M.A.R.T.-статус накопителей в г|юновом режиме, но и может запускаться вручную для проверки их текущего состояния. В эту программу входит приложение SMART Monitor, которое проводит S.M.A.R.T.-тестирование и текущий контроль производительности на основании параметров настройки SMARTDefender. При запуске приложения на панель задач выводится пиктограмма программы SMARTDefender. Можно отключить выполнение текущего контроля (SMART Monitor) в фоновом режиме и вручную запустить программу SMARTDefender, что даст возможность проверить текущее состояние накопителя на жестких дисках и провести перечисленные ниже тесты.
S.M.A.R.T. Status Check (.Проверка S.MA.R.T.-статуса). Быстрая проверка S.M.A.R.T.- статуса жесткого диска.
S.MA.R.T. Short Self-Test (Краткое самотестирование S.MA.R.T.). Краткое самотестирование жесткого диска (примерно 90 секунд).
S.M.A.R.T. Extended Self-Test (Расширенное самотестирование S.MAR.T). Комплексное самотестирование жесткого диска, позволяющее выявить возможные отказы. На его вы пол нение уйдет гораздо больше в ремени..
Следует иметь в виду, что накопители, при проверке которых появляются сообщения о S.M.A.R.T.-отказах, могут выйти из строя практически в любое время. Как вы понимаете, в этом случае необходимо сразу же создать резервную копию данных, хранящихся на жестком диске, и заменить накопитель, пока это не привело к потере имеющихся данных. Существенное изменение контролируемых параметров приводит к инициации предупреждения S.M.A.R.T, накопитель передает предупреждение с помощью соответствующей команды IDE/АТА или SCSI (в зависимости от типа имеющегося дисковода) драйверу жесткого диска, который находится в системной BIOS. Последняя передает его операционной системе, которая выводит на экран предупреждающее сообщение примерно такого содержания:
Immediately back up your data and replace your hard disk drive.
failure may be imminent.
("Немедленно создайте резервную копию данных и замените накопитель на жестких дисках. Отказ может произойти в любую минуту’’.)
Сообщение может содержать дополнительную информацию, например название устройства, которым было инициировано предупреждающее сообщение, перечень логических дисководов (разделов), соответствующих физическому устройству, и даже указывать тип, изготовителя и серийный номер устройства.
При получении предупреждающего сообщения прежде всего необходимо обратить внимание на его содержание и создать резервную копию всех данных, хранящихся на жестком диске. Для создания резервных копий используйте только новые носители. Не стоит записывать
копируемые данные поверх ранее созданных качественных копий, так как сбой в раС-оте может произойти до того, как будет завершен процесс резервирования.
Что делать после того, как будет создана резервная копия данных? Предупреждение S.M.A.R.T. может быть вызвано внешними причинами и далеко не всегда указывает на возможные сбои в работе накопителя. Например, иногда предупреждающий сигнал инициируется при изменении климатических условий, в частности повышении или понижении температуры окружающей среды. К этому может привести также чрезмерная вибрация накопителя, вызванная какими-нибудь внешними причинами. Кроме того, одной из причин появления подобных сообщений являются электрические помехи, возникающие при работе электродвигателей или других устройств, включенных в одну сеть с. компьютером.
В том случае, если предупреждение вызвано какими-нибудь внутренними причинами, в сообщении может идти речь о необходимость замены накопителя. Если устройство находится на гарантии, обратитесь к поставщику и выясните, готов ли он его заменить. Отсутствие дальнейших сообщений говорит о случайности возникшей проблемы; в этом случае к замене накопителя прибегать не придется. Если во время работы появляются новые сообщения, рекомендую все-таки заменить используемый накопитель. Если удастся подключить новый и существующий (сбойный) накопители в одной системе, попробуйте перенести содержимое одного накопителя на другой, что позволит избежать повторной инсталляции приложений и загрузки скопированных данных.
Стоимость
В последнее время “удельная стоимость" накопителей на жестких дисках существенно упала. Стоимость накопителен продолжает снижаться и достигла уже 100 долларов за 2,5-дюймовый жесткий диск объемом 80 Гбайт. Низкая стоимость накопителей привела к тому, что жесткие диски объемом менее 20 Гбайт уже давно не выпускаются.
Интерфейс АТА (IDE)
Основной интерфейс, используемый для подключения жесткого диска к современному PC, называется IDE {Integrated Drive Electronics). Фактически он представляет собой связь между системной платой и электроникой или контроллером, встроенными в накопитель. Этот интерфейс постоянно развивается — в настоящее время существует несколько его модификаций. Интерфейс IDE, широко используемый в запоминающих устройствах современных компьютеров, разрабатывался как интерфейс жесткого диска.
В настоящее время интерфейс АТА, представляющий собой разновидность IDE, используется для обеспечения работы не только жестких дисков, но также дисководов CD-ROM и DVD, накопителей на магнитных дисках большой емкости Super Dis к и накопителей на магнитной ленте. Интерфейс АТА создавался на основе отдельных интерфейсов для контроллера и жесткого диска, использовавшихся до его появления, поэтому применяется главным образом в качестве интерфейса жестких дисков. В этой главе подробно рассматриваются стандартные (параллельные) интерфейсы АТА и новый (последовательный) интерфейс Serial АТА, а также описываются '‘прародители" АТА и Serial АТА. Интерфейс АТА встраивается практически во все наборы микросхем системной логики и поэтому является основным интерфейсом запоминающих устройств, используемым в большинстве ПК.
Стандартная шина АТА представляет собой 16-разрядный параллельный интерфейс, т.е. по интерфейсному кабелю одновременно передается 16 бит данных (разрядов). Новый интерфейс, получивший название Serial АТА, был официально представлен в конце 2000 года и начиная с 2003 года появился в готовых настольных системах. Интерфейс Serial АТА (SATA) обеспечивает единовременную передачу по кабелю только одного бита данных, что позволяет уменьшить геометрические размеры используемого кабеля и обеспечить более высокую эффективность его работы, которая достигается за счет повышения циклической частоты передачи информации. Интерфейс SATA имеет полностью обновленную физическую архитекту-
ру, обеспечивая при этом программную совместимость с параллельным АТА. Термин АТА, встречающийся в этой книге, относится к параллельной версии интерфейса, в то время как его последовательная версия обозначается как SATA.
Замечание
Многие пользователи полагают, что в компьютерах, а которых разъем IDE установлен на системной плате, контроллер жесткого диска расположен на ней же. На самом деле это не так: контроллер находится в самом жестком диске.।
Основным преимуществом накопителей АТА по сравнению со старыми интерфейсами, созданными на основе отдельных контроллеров, а также более современными хост- интерфейсами шины данных, к которым относятся SCSI и IEEE-1394 (iLink или FireWire), является их низкая стоимость. Отсутствие отдельных контроллеров или хост-адаптеров позволяет упростить структуру кабельного соединения, благодаря чему стоимость накопителей АТА значительно ниже, чем стоимость комбинации стандартного контроллера и накопителя.
Стандарты АТА
В настоящее время развитием интерфейса АТА занимается независимая группа, включающая в себя представителей различных компаний — разработчиков ПК, жестких дисков и комплектующих. Группа, получившая название Технический комитет Т13 (http:// www.tl3.org), отвечает за развитие всех стандартов интерфейса Parallel AT Attachment. Комитет Т13 входит в Интернациональный комитет по стандартам информационных технологий (InterNational Committee on Information Technology Standards — INCITS), который работает в соответствии с правилами государственной организации ANSI (Национальный институт стандартизации США). Для создания стандартов SATA была сформирована группа, получившая название Serial АТА Workgroup, в которую вошли многие специалисты Комитета по стандартам ANSI. Эволюция параллельного интерфейса АТА завершится, по всей вероятности, последней спецификацией АТА-7 (АТА/133), а в дальнейшем найдет свое воплощение в форме SATA (о чем речь пойдет несколько позже).
На данный момент были рассмотрены и утверждены следующие стандарты АТА:
АТА-1 (1988-1994 гг.);
АТА-2 (1996 г., также называется Fast-ATA, Fast-ATA-2 или EIDE);
АТА-3 (1997 г.);
АТА-4 (1998 г., также называется Ultra-АТА/33);
АТА-5 (1999 г., также называется Uitra-ATA/66);
АТА-6 (2000 г„также называется Ultra-ATA/100);
АТА-7 (2001 г., также называется Ultra-АТА/133).
Все версии стандарта АТА обратно совместимы, т.е. устройства АТА-1 или АТА-2 будут прекрасно работать с интерфейсом АТА-4 или АТА-5. Каждый последующий стандарт АТА основан на предыдущем. Это означает, что стандарт АТА-5, например, практически полностью соответствует функциональным особенностям АТА-6. В табл.9.6 представлены сведения о существующих стандартах АТА, а их более подробное описание приведено далее в главе.
Таблица 9.6. Стандарты АТА
Стандарт
Срок использования
РЮ
ОМА
UDMA
Быстродействие , Мбайт/с
Свойства
АТА-1
1986-1994 гг.
0-2
0
*
8,33
АТА-2
1995-1996 гт.
0-4
0-2
16,67
Трансляция CHS/LBA для работы с дисками емкостью до 8,4 Гбайт
АТА-3
1997 г.
0-4
0-2
-
16,67
Поддержка технологии S.MAR.T.
АТА-4
1998 г.
0-4
0-2
0-2
33,33
Режимы Ultra-DMA, поддержка дисков емкостью до 137,4 Гбайт на уровне BIOS
АТА-5
1999-2000 гг.
0-4
0-2
0-4
66,67
Режимы Faster UDMA, новый 80-контактный кабель с автоопределением
АТА-6
2001 Г.
0-4
0-2
0-5
100,00
Режим UDMA с быстродействием
100 Мбайт/с; поддержка дисков емкостью до
144 Пбайт на уровне BIOS
АТА-7
2001г.
0-4
0-2
0-6
133,00
Режим UDMA с быстродействием 133 Мбайт/с
SMART-
■ Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology.
LBA — Logical Block Address.
Пбайт —
петабайт; 1 Пбайт равен 1 квадрильону байт.
UDMA — Ultra DMA (Direct Memory Access).
CHS — Cylinder Head Sector.
АТА/АТАР1-4
Спецификация АТА-4 была опубликована в 1998 году. В соответствии со стандартом АТА-4 интерфейс ATAPI рассматривается как полноправный, а не вспомогательный интерфейс АТА, причем полностью совместимый с ним. Кроме того. АТА-4 поддерживает режимы Ultra-DMA (называемые также Ultra ATA) для еще более быстрой передачи данных. Режим с самым высоким эксплуатационным показателем, называемый DMA/33, имеет пропускную способность 33 Мбайт/с.
Основные нововведения стандарта АТА-4:
режим передачи данных Ultra-DMA, обеспечивающий скорость до 33 Мбайт/с;
интегрированная поддержка ATAPI;
поддержка расширенного управления питанием;
новый 80-жильный кабель;
поддержка Compact Flash Adapter (CFA);
улучшенная BIOS с поддержкой дисков большой емкости (более 9,4 трлн. Гбайт), хотя стандарт АТА по-прежнему ограничен максимальным объемом в 136 Гбайт.
Стандарт АТА-4 описан в документе ANSI NCITS317-1998АТА with Packet Interface Extension.
Степень поддержки и скорость интерфейса АТА в системе определяются главным образом набором микросхем используемой системной платы. Большинство микросхем системной логики поставляется с такими компонентами, как микросхемы South Bridge или I/O Controller Hub, поддерживающие интерфейс АТА (а также другие функции). Чтобы }'знать, поддерживает ли системная плата режимы АТА/33, АТА/66, АТА/100 или АТА/133, обратитесь к документации системной платы или ее набора микросхем.
ATA/ATAPI-5
Данная версия стандарта АТА была одобрена в начале 2000 года и базируется на интерфейсе АТА-4. Этот стандарт был дополнен такими возможностями:
режим передачи Ultra-DMA (UDMA), рассчитанный на скорость до 66 Мбайт/с (так называемая спецификация UDMA/66 или Ultra-АТА/66);
80 -ж и льный кабель, необходимый для работы в режиме U D М А/66;
автоматическое определение кабеля — 40- или 80-жильный;
возможность использования режимов выше UDMA33 (только при наличии 80-жильного кабеля).
Стандарт АТА-5 включает в себя спецификацию Ultra-АТ А/66, в которой скорость пакетной передачи протокола Ultra-ATA удвоена за счет сокращения времени синхронизации и повышения частоты. Последнее привело к увеличению помех при передаче по стандартному 40-жильному кабелю, применяемому в интерфейсе АТА и Ultra-ATA. Для снижения уровня помех был разработан 80-жильный 40-контактный кабель. Он был впервые представлен для интерфейса АТА-4, однако стал обязательным для АТА-5 в случае использования режима Ultra-ATA/66. Этот кабель имеет 40 дополнительных заземляющих проводов между каждой из основных 40 сигнальных и заземляющих линий, что помогает изолировать сигналы от взаимных наводок. Обратите внимание, что этот кабель работает не только с устройствами Ultra-ATA, но и со старыми устройствами, поскольку остальные 40 контактов имеют тоже назначение, что и раньше.
Для повышения надежности в режимах Ultra-DMA используется механизм обнаружения ошибок CRC. Этот алгоритм поиска вычисляет контрольную сумму, используемую для обнаружения ошибок в потоке данных. И контроллер и диск вычисляют значение CRC для каждой передачи Ultra-DMA. После пересылки данных диск отдельно рассчитывает значение CRC и сравнивает его со значением, которое присылает контроллер. Если эти значения отличаются, контроллер понижает скорость передачи и снова передает данные.
АТА/АТАР1-6
Стандарт АТА-6, разработка которого была начата в 2000 году, был официально опубликован в начале 2002 года. Этот стандарт дополнен следующими возможностями:
режимы передачи Ultra-DMA (UDMA), позволяющие передавать данные со скоростью до 100 Мбайт/с (так называемая спецификация UDMA/100, Ultra-АТА/100 или просто АТ А/100);
количество секторов, приходящихся на каждую команду, увеличилось с 8-разрядных чисел (256 секторов, или 131 Кбайт) до 16-разрядных (65 536 секторов, или 33,5 Мбайт), что позволило повысить эффективность передачи файлов большого размера;
расширение адресации LBA с 2й до 2,е (281474 976 710 656) секторов, что позволяет поддерживать диски емкостью до 144,12 Пбайт (1 Пбайт равен 1 квадрильону байт);
адресация CHS уже устарела; дисководы должны использовать только 28-разрядную или 4 8-раз рядную адресацию LBA.
Стандарт АТА-6 включает в себя спецификацию Ultra- АТА/100 (также называемую Ultra-DMA или UDMА/100), в которой скорость пакетной передачи протокола Ultra-ATA увеличена за счет уменьшения времени синхронизации и повышения частоты. Для работы в более быстром режиме, как и для АТА-5, требуется улучшенный 80-жильный кабель. Одним из условий использования режима АТА/100 является его обязательная поддержка жестким диском и интерфейсом системной платы.
Помимо повышения скорости передачи данных до 100 Мбайт/с, АТА-6 весьма своевременно увеличил поддерживаемую емкость диска. АТА-5 и стандарты более ранних версий поддерживают диски емкостью не более 136,9 Гбайт, что ограничивает увеличение емкости производимых дисков. В 2001 году появились первые коммерческие 3,5-дюймовые диски, емкость которых превышает 137 Гбайт. В настоящее время существуют только SCSI-версии этих накопителей, что связано с ограничениями стандартов АТА. При использовании стандарта АТА-6 адресация LBA была расширена с 2° до 2“ секторов. Это означает, что вместо 28-разрядного числа, которое использовалось логическим блоком адресации, в стандарте АТА-6 может при необходимости использоваться большее, 48-разрядное число. Это позволяет при емкости сектора, равной 512 байт, повысить максимальную поддерживаемую емкость накопителей до 144,12 Пбайт. Обратите внимание, что 48-разрядная адресация является необязательной и используется только для дисководов, емкость которых превышает 137 Гбайт. Дисководы, емкость которых меньше или равна 137 Гбайт, могут использовать как 28-разрядную, так и 48-разрядную адресацию.
ATA/ATAPI-7
Работа над стандартом АТЛ-7 началась в конце 2001 года и была завершена в 2004 году. АТА-7, созданный, как и все ранние стандарты АТА, на основе предыдущего стандарта (АТА-6), отличается некоторыми дополнительными возможностями.
Одной из основных особенностей стандарта АТ А-7 является новый режим передачи, получивший название UDMA Mode 6, который позволяет передавать данные со скоростью 133 Мбайт/с. Для работы в этом режиме, как и в режимах UDMA Mode 5 (100 Мбайт/с) и UDMA Mode 4 (66 Мбайт/с), потребуется специальный 80-жильный кабель. Меньшие скорости передачи не требуют использования 80-жильного кабеля, хотя этот кабель не только будет работать со старыми устройствами, но и имеет улучшенные характеристики по сравнению с 40-жильным кабелем.
Благодаря использованию режимов UDMA пропускная способность интерфейса, соединяющего контроллер, встроенный в накопитель, с системной платой, заметно повысилась. Но, несмотря на это, большинство накопителей АТА, к числу которых относятся дисководы, поддерживающие режим UDMA Mode 6 (133 Мбайт/с), все еще имеют среднюю максимальную скорость передачи при чтении данных, не превышающую 60 Мбайт/с. Это означает, что при использовании современных накопителей АТА. позволяющих передавать данные от дисковода к системной плате со скоростью 133 Мбайт/с, фактическая скорость передачи данных, считываемых головками с жестких дисков накопителя, будет примерно вдвое меньше. Исходя из этих соображений, можно заметить, что использование накопителя, поддерживающего режим UDMA Mode 6 (133 Мбайт/с), и системной платы, работающей только в режиме UDMA Mode 5 (100 Мбайт/с), не приведет к снижению фактической скорости передачи данных. Аналогично этому, замена хост-адаптера АТА, имеющего скорость передачи 100 Мбайт/с, устройством с пропускной способностью 133 Мбайт/с, не позволит повысить фактическую скорость передачи данных при использовании накопителя, считывающего данные с жестких дисков примерно с половинной скоростью. При выборе накопителя не забывайте о том, что скорость передачи носителей является более важным показателем, чем скорость передачи интерфейса, гак как представляет собой главный ограничивающий фактор.
Следует заметить, что АТА-7 стал последней версией почтенного стандарта параллельного интерфейса АТА. Будущее стандарта АТА — последовательный интерфейс Serial АТА, который рассматривается далее в главе. Поскольку разница в эффективности интерфейсов АТА-6 и АТА-7 крайне незначительна, многие изготовители микросхем и системных плат "пропускают’’ АТА-7 и сразу переходят к последовательному интерфейсу SATA, который гораздо быстрее и проще, чем АТА-7.
Особенности интерфейса АТА
Стандарты АТА позволили избавиться от несовместимости и различных проблем между дисководами IDE и шинами 1SA/PCI. Спецификации АТА определяют сигналы выводов 40-контактно го разъема, их функции и синхронизацию, стандарты кабеля и т.п. В этом разделе приведены некоторые элементы и функции, определяемые спецификацией АТА.
Разъем ввода-вывода АТА
Чтобы правильно подключить 40-контактный (для 3,5-дюймовых дисков) или 44-контактный (для 2,5-дюймовых дисков) разъем интерфейса АТА (рис. 9.12), его обычно (но не всегда) снабжают ключом. В данном случае ключом служит срез вывода 20, причем соответствующее отверстие в ответной части отсутствует. Всем изготовителям настоятельно рекомендуется использовать разъемы и кабели с ключами (рис. 9.13). Неправильное подключение кабеля IDE обычно не наносит существенного вреда, хотя может заблокировать систему, что приведет к ее "зависанию" или сделает запуск невозможным.
Рис. 9.12. Подключение жесткого диска АТА (IDE)
Рис. 9.13. Внешний вид 40-контактного разъема интерфейса АТА
Назначение выводов разъема интерфейса АТА IDE приведено в табл. 9.7.
Таблица 9.7. Назначение выводов разъема интерфейса АТА IDE
Название сигнала
Вывод
Вывод
Название сигнала
-RESET
1
2
Общий
Данные, бит?
3
4
Данные, бит 8
Данные,бит6
5
6
Данные, бит 9
Данные,бит 5
7
8
Данные, бит 10
Данные,бит 4
9
10
Данные, бит 11
Данные,бит 3
11
12
Данные, бит 12
Данные, бит 2
13
14
Данные, бит 13
Данные, бит 1
15
16
Данные, бит 14
Данные, битО
17
1в
Данные, бит 15
Окончание габл. 9.7
Название сигнала
Вывод
Вывод
Название сигнала
Общий
19
20
Ключ(нет вывода)
DRQ3
21
22
Общий
-IOW
23
24
Общий
-IOR
25
26
Общий
IO CH нет
27
28
SPSYNOCSEL
-ОАСКЗ
29
30
Общий
IRQ 14
31
32
-I0CS16
Адрес, бит 1
33
34
-FDIAG
Адрес, бит 0
35
36
Адрес, бит 2
-CS1FX
37
ЗВ
-CS3FX
-DA/SP
39
40
Общий
+5 В [питание электроники)
41
42
+5 В (питание двигателя)
Общий
43
44
-TYPE (О=АТА)
Примечание. Следует заметить, что знак "•’, стоящий перед именем сигнала (например, "-RESET*), указывает на активный низкий уровень выходного сигнала..
В портативных компьютерах для подключения 2,5-дюймового дисковода обычно используется уменьшенный унифицированный 50-контактный разъем, выводы которого расположены на расстоянии 2 мм (0,079 дюйма) друг от друга.
Кроме основной 40-контактной части, которая практически не отличается от стандартного разъема АТА (за исключением уменьшенного расстояния между выводами), существуют также дополнительные выводы питания и перемычек. Обычно для подключения к разъему используется 44-контактный кабель, передающий силовое напряжение питания и стандартные сигналы АТА. Статус жесткого диска определяется положением имеющейся на кем перемычки или переключателя: первичный (Master), вторичный (Slave) или выбор кабеля (Select Cable). Унифицированный 50-контактный разъем, используемый для подключения 2,5-дюймовых дисководов АТА, показан на рис. 9.14.
Рис. 9.14. Схема унифицированного 50-контактного разъема, используемого для подключения 2,5-дюймопых дисководов ЛТА в портативных компьютерах с помощью 44-контактного кабеля
Обратите внимание на выводы позиций А-D и удаленные выводы позиций Е и F. Перемычка, используемая для определения статуса жесткого диска, обычно располагается между контактами позиций В и D. Выводы 41 и 42 разъема служат для подачи питания напряжением 5 В к логической схеме дисковода (на монтажную плату) и электродвигателю соответственно; вывод 43 заземлен (т.е. подключен к общему проводу); вывод 44 является резервным и в данной конструкции не используется. Обратите внимание, что в 2,5-дюймовых дисководах, в отличие от дисководов большего размера, используется электродвигатель с рабочим напряжением 5 В.
Назначение выводов унифицированного 50-контактного разъема интерфейса АТА, используемого большинством 2,5-дюймовых дисководов (портативные компьютеры или ноутбуки), приведено в табл. 9.8.
Таблица 9.8. Назначение выводов унифицированного 50-контактного разъема АТА
Название сигнала
Вывод
Вывод
Название сигнала
Вывод перемычки
А
В
Вывод перемычки
Вывод перемычки
С
D
Вывод перемычки
Ключ (нет вывода)
Е
F
Ключ (нет вывода)
-RESET
1
2
Общий
Бит данных 7
3
4
Бит данных 8
Бит данных 6
5
6
Бит данных 9
Бит данных 5
7
8
Бит данных 10
Бит данных 4
9
10
Битданных 11
Битданных 3
11
12
Бит данных 12
Бит данных 2
13
14
Бит данных 13
Бит данных 1
15
16
Бит данных 14
Бит данных 0
17
18
Бит данных 15
Общий
19
20
Ключ (нет вывода)
DRQ3
21
22
Общий
-IOW
23
24
Общий
-IOR
25
26
Общий
l/OCH RDY
27
28
CSEL
■DACK3
29
30
Общий
IRQ 14
31
32
Резервный
Разряд адреса 1
33
34
-PDIAG
Разряд адреса 0
35
36
Разряд адреса 2
-CS1FX
37
38
-CS3FX
-DA/SP
39
40
Общий
+5 В (логическая схема}
41
42
+5 В (эл err родам гаг ель)
Общий
43
44
Резервный
Далеко не асе разъемы и кабели снабжены ключами
Многие компании, производящие недорогие платы и кабели, не обращают на ключи никакого внимания. В разъемах АТА, используемых в дешевых системных платах, вывод 20 обычно не удален, а соответствующий контактный вывод в кабеле не блокирован. Условие правильной установки заключается в использовании закрытого разъема с пазом на системной плате и кабельного разъема с соответствующим выступом. Несоблюдение этого условия может привести к неправильному подключению кабеля. Иногда неверно подключенное устройство будет неработоспособным до тех пор, пока кабель платы должным образом не соединят с разъемом системной платы.
Следует заметить, что в некоторых системах видеоданные воспроизводятся только в том случае, если накопители АТА реагируют на команду инициализации, которая не поступает при неправильном подключении кабеля. Таким образом, установив в системе накопитель АТА, не снабженный ключом, включите компьютер и, если система окажется блокированной (т.е. на экране ничего не отразится), проверьте подключение кабеля АТА.
В редких случаях, когда приходится устанавливать различные аппаратные компоненты, можно встретить кабель с блокированным выводом 20 (как это и должно быть) и разъем, в котором вывод 20 все еще существует. При этом можно удалить вывод 20 с системной платы, а также разблокировать вывод или воспользоваться другим кабелем, не имеющим блокированного вывода. В некоторых кабелях блок представляет собой часть корпуса кабельного разъема, следовательно, придется либо удалить вывод 20 на системной плате, либо взять другой кабель.
Существует правило "большого пальца", согласно которому вывод 1 должен располагаться со стороны разъема питания подключаемого устройства, чему обычно соответствует красная полоса на кабеле.
Кабель ввода-вывода АТА
Для передачи сигналов между адаптером шины и жестким диском (контроллером) предназначен 40-контактный ленточный кабель (рис. 9.15). Чтобы по возможности не допускать искажения формы сигнала, увеличения задержек и уровня помех, длина кабеля не должна превышать 46 см (18 дюймов).
Минимум 25,4 см (10"),
максимум 45,72 см (18")
Минимум 12,7см (5"), • максимум 30,48 см (12")Минимум 12,7см (5"), • максимум 30,48 см (12")Минимум 12,7 см (5*), максимум 15,24 см (6")Минимум 12,7 см (5*), максимум 15,24 см (6")к системной плате (голубой)к системной плате (голубой)накопителя IDE (серый)накопителя IDE (серый)накопителя IDE (черный)накопителя IDE (черный)Рис. 9.15. Кабель АТА (IDE)Рис. 9.15. Кабель АТА (IDE)
Минимум 12,7см (5"), • максимум 30,48 см (12")
Минимум 12,7см (5"), • максимум 30,48 см (12")
Минимум 12,7 см (5*), максимум 15,24 см (6")
Минимум 12,7 см (5*), максимум 15,24 см (6")
к системной плате (голубой)
к системной плате (голубой)
накопителя IDE (серый)
накопителя IDE (серый)
накопителя IDE (черный)
накопителя IDE (черный)
Рис. 9.15. Кабель АТА (IDE)
Рис. 9.15. Кабель АТА (IDE)
Заметьте, что более новые высокоскоростные интерфейсы IDE наиболее подвержены помехам, возникающим в кабелях, особенно в слишком длинных. В таком кабеле возможно нарушение целостности данных и другие неприятности, которые могут вывести из себя даже самых хладнокровных пользователей. Кроме того, любой жесткий диск, работающий в режимах UDMA Mode 4 (66 Мбайт/с), Mode 5 (100 Мбайт/с) или Mode 6 (133 Мбайт/с), должен применяться с 80-жильным кабелем. Этот же кабель не помешает использовать и для жесткого диска, работающего в режиме UDMA Mode 2 (33 МбаЙт/с). Во многих портативных системах используются специальные гибкие кабели, представляющие собой ленту с встроенными в нее контактными соединениями. Как правило, подобные кабели имеют индивидуальную конструкцию и поэтому их замена невозможна.
В настоящее время применяется два типа кабелей — 40- и 80-жильные. В обоих используются 40-контактные разъемы, а остальные проводники в 80-жилыюм кабеле заземлены. Такое конструктивное решение позволяет снизить уровень помех в высокоскоростных интерфейсах Ultra АТ А/66 или более новых. Новый 80-жильный кабель обратно совместим с 40-жильным, так что лучше использовать именно этот тип кабеля, причем независимо от интерфейса установленного накопителя.
Большая часть качественных 40-контактных кабелей снабжена ключами; тем не менее, так как наличие ключей не является обязательным, при конструировании более дешевых версий от них решили отказаться. В соответствии со стандартом все 80-жильные кабели должны быть обязательно снабжены ключами.
Двухдисковая конфигурация (подключение двух жестких дисков)
Установка двух накопителей IDE в одном компьютере может оказаться проблематичной, так как каждый из них имеет собственный контроллер и оба они должны функционировать, будучи подключенными к одной шине. Поэтому важно найти метод, позволяющий адресовать каждую конкретную команду только одному контроллеру.
В стандарте АТА предусмотрен способ организации совместной работы двух последовательно подключенных жестких дисков. Статус жесткого диска (первичный или вторичный) определяется либо путем перестановки имеющейся в нем перемычки или переключателя (с обозначением Master для первичного и Slave для вторичного), либо подачей по одной из линий интерфейса управляющего сигнала CSEL (Cable SELect — выбор кабеля).
При установке в системе только одного жесткого диска его контроллер реагирует на все команды, поступающие от компьютера. Если жестких дисков два (а следовательно, и два контроллера), то команды поступают на оба контроллера одновременно. Их надо настраивать так, чтобы каждый жесткий диск реагировал только на адресованные ему команды. Именно для этого и служит перемычка (переключатель) Master/Slave и управляющий сигнал CSEL. Когда система передает команду определенному накопителю, контроллер другого дисковода должен "сохранять молчание" до тех пор, пока выбранные накопитель и контроллер продолжают функционировать. Установка перемычки в положение Master или Slave дает возможность распознавать контроллеры, задавая параметры определенного двоичного разряда (разряда DRV) в регистре Drive/Head Register командного блока.
Процесс конфигурирования накопителей АТА может быть простым, например при установке только одного жесткого диска, пли довольно сложным, если приходится подключать к одному кабелю дна старых накопителя от разных производителей.
Большинство накопителей IDE можно сконфигурировать следующим образом:
первичный (один накопитель);
первичный (два накопителя);
вторичный (дванакопиге ля);
выбор кабеля.
Многие накопители поддерживают только три возможные конфигурации: первичный, вторичный и выбор кабеля. Поскольку каждый накопитель АТА имеет собственный контроллер, необходимо однозначно указать, что один из накопителей является первичным устройством, а второй — вторичным. Между этими накопителями не существует никаких функциональных различий, за исключением того, что накопитель, определенный как вторичное устройство, после возврата системы в исходное состояние отправит сигнал DASP, указывающий первичному накопителю на наличие вторичного устройства. После приема сигнала первичный накопитель ис- полызует линию выбора дисковода, которой в обычном режиме работы не придается никакого значения. Передача сообщения о том, что определенное устройство является вторичным, также приводит к задержке вращения диска на несколько секунд, благодаря чему первичный накопитель начинает работу и нагрузка на блок питания несколько уменьшается.
В настоящее время многим накопителям, полностью отвечающим спецификации АТА, требуется только один переключатель (первичный/вторичный). Правда, в некоторых из них существует также переключатель "вторичный". В табл. 9.9 приведены способы установки этих переключателей для накопителей АТА.
Таблица 9,9. Расположение переключателей для большинства накопителей ATA (IDE)
Название переключателя
Один накопитель
Первичный, два накопителя
Вторичный, два накопителе
Master (M/S)
Вкл.
Вкл.
Выкл.
Slave Present (SP)
Выкл.
Вкл.
Выкл.
Cable Select (CS)
Выкл.
Выкл,
Выкл.
Замечание'
При использовании режима, поддерживающего выбор кабеля, необходимо установить переключатель CS в положение "On", а все другие переключатели в положение "Off". В этом случае разъем кабеля самостоятельно определяет, какой из накопителей должен быть первичным устройством, а какой - вторичным.
На рис. 9.16 показано расположение описанных переключателей на задней части накопителя.
Конфигурация вторичного накопителя (стандартный кабель)Конфигурация вторичного накопителя (стандартный кабель)Конфигурация первичного накопил еле (стандартный кабель]Конфигурация первичного накопил еле (стандартный кабель]CSCSЭта конфигурация используется для первого (или единственного) устройства со стандартным кабелемЭта конфигурация используется для первого (или единственного) устройства со стандартным кабелемCSCSЭта конфигурация используется для второго устройства со стандаргн ым кабелемЭта конфигурация используется для второго устройства со стандаргн ым кабелемКонфигурация накопителя "выбор кабеля"Конфигурация накопителя "выбор кабеля"При использовании этой конфигурации переключатели обоих устройств должны быть установлены в одно положение; выбор первичного и вторичного устройств выполняется автоматическиПри использовании этой конфигурации переключатели обоих устройств должны быть установлены в одно положение; выбор первичного и вторичного устройств выполняется автоматически
Конфигурация вторичного накопителя (стандартный кабель)
Конфигурация вторичного накопителя (стандартный кабель)
Конфигурация первичного накопил еле (стандартный кабель]
Конфигурация первичного накопил еле (стандартный кабель]
CS
CS
Эта конфигурация используется для первого (или единственного) устройства со стандартным кабелем
Эта конфигурация используется для первого (или единственного) устройства со стандартным кабелем
CS
CS
Эта конфигурация используется для второго устройства со стандаргн ым кабелем
Эта конфигурация используется для второго устройства со стандаргн ым кабелем
Конфигурация накопителя "выбор кабеля"
Конфигурация накопителя "выбор кабеля"
При использовании этой конфигурации переключатели обоих устройств должны быть установлены в одно положение; выбор первичного и вторичного устройств выполняется автоматически
При использовании этой конфигурации переключатели обоих устройств должны быть установлены в одно положение; выбор первичного и вторичного устройств выполняется автоматически
Рис. 9.16. Переключатели накопителя ЛТА (IDE)
Положение переключателя Master указывает на то, какой из накопителей первичный, а какой вторичный. Для некоторых накопителей требуется также переключатель Slave, обычно используемый в двухдисковой конфигурации, причем устанавливается он только на первичном накопителе, что несколько сбивает с толку. Наличие этой перемычки указывает первичному устройству на подключение вторичного накопителя. Этот переключатель для многих накопителей АТА не является обязательным и поэтому может быть удален. В подобных случаях установка вторичного переключателя нисколько не мешает, но при этом позволяет избежать ненужной путаницы.
Замечание
Следует отметить, что в некоторых накопителях переключатели располагаются на монтажной плате, которая находится в нижней части устройства, поэтому в задней части корпуса данные переключатели отсутствуют.
В 2,5-дюймовых жестких дисках для ноутбуков перемычки разметены по другой схеме (рис. 9.17).
Поскольку в большинстве ноутбуков к кабелю подключен только один 2,5-дюймовый жесткий диск, перемычки устанавливать не следует и по умолчанию выбирается режим Master. Установка перемычки, замыкающей контакты А-В переведет диск в режим Slave, а контакты В-D — в режим Cable Select. Другие комбинации не используются.
Во всех современных системах используется режим выбора кабеля (Cable Select), который позволяет избежать ошибок при установке переключателей первичный/вторичнын. Для использования этого режима потребуется два элемента. Во-первых, специальный кабель АТА, все контакты которого (за исключением вывода 28) соединяют разъем системной платы с соответствующими разъемами обоих накопителей. Вывод 28 используется для выбора кабеля и подключается к разъему первичного накопителя (но не вторичного). Затем оба накопителя конфигурируются в режиме выбора кабеля посредством установки переключателей CS в соответствующее положение.
В режиме выбора кабеля достаточно установить перемычки CS на всех накопителях, а затем подключить первичный накопитель в разъем, имеющий соответствующую маркировку, а вторичный — в разъем с маркировкой “вторичный".
Единственным недостатком режима выбора кабеля является строгое положение кабеля или место установки дисковода. Это связано с тем, что первичный и вторичный накопители должны подключаться к определенным разъемам кабеля.
Режим "Master" Режим "Slave" Режим (без перемычки) (A-В) "Cable Select' (В-D)
Рис. 9.17. Перемычки жесткого диска АТА, присутствующие на большинстве дисков диаметром 2,5 дюйма
Команды интерфейса АТА
Одно из преимуществ интерфейса АТА IDE — расширенная система команд. Этот интерфейс разрабатывался на базе использовавшегося в первых компьютерах IBM АТ контроллера WD1003, поэтому все без исключения накопители АТА IDE должны быть совместимы с системой из восьми команд упомянутого контроллера. Этим, в частности, и объясняется простота установки I DE-накошггелей в компьютеры. Во всех PC-совместимых компьютерах поддержка контроллера WD1003, а следовательно, и интерфейса АТА IDE встроена в системную BIOS.
Помимо набора команд контроллера WD1003, в стандарте АТА предусмотрено множество других команд, позволяющих повысить быстродействие и улучшить параметры жестких дисков. Эти команды считаются необязательной частью интерфейса АТА, но некоторые из них используются почти во всех современных жестких дисках и в значительной степени определяют их возможности в целом.
По-видимому, наиболее важной из них является команда идентификации жесткого диска. По этой команде из жесткого диска в систему передается блок данных размером 512 байт с подробными сведениями об устройстве. Это позволяет любой программе (в том числе и системной BIOS) определить тип подключенного жесткого диска, компанию-изготовителя, номер модели, рабочие параметры и даже заводской номер изделия. Во многих современных версиях BIOS эта информация запрашивается автоматически, и после ее получения параметры жесткого диска заносятся в CM OS-память. Это избавляет пользователя от необходимости вводить их вручную при конфигурировании системы. Кроме того, при таком подходе вы будете застрахованы от ошибок, если впоследствии вдруг забудете первоначально введенные параметры жесткого диска (если при повторном вводе они будут другими, доступ к данным надиске окажется невозможным).
Данные, полученные при выполнении команды идентификации жесткого диска, включают ряд сведений, относящихся к данному дисководу:
количество адресов логических блоков, доступных при использовании режима LBA;
количество физических цилиндров, головок и секторов, доступных в режиме P-CHS;
количество логических цилиндров, головок и секторов в текущей трансляции режима L-CHS;
поддерживаемые режимы (и скорости) передачи;.
название ком пан и и - изготов и те ля и номер моде л и;
версия внутренней прошивки;
серийный номер;
тип или размер буфера, определяющий буферизацию сектора или возможности кэширования.
Некоторые общедоступные программы позволяют выполнить эту команду и вывести полученную информацию на экран. Ранее большой популярностью пользовалась программа IDEINFO (http://www.tech-pro.co.uk/ideinfo.html), которая, тем те менее, уже устарела. Для получения наиболее достоверных сведений можно воспользоваться программой IDEDIAG (http://www.penguin.cz.~mhi/idediag) или HWINFO (http://www.hwinfo.com). (Эти программы особенно эффективны в том случае, когда накопители АТА устанавливаются в системе, BIOS которой уже настроена пользователем с учетом параметров накопителя определенного типа, но при этом не поддерживает функцию автоматического распознавания дисков. Указанные выше программы получают необходимые данные непосредственно от накопителей.)
Еще две очень важные команды — Read Multiple и Write Multiple. Они позволяют осуществлять так называемый многосекторный обмен данными (т.е. обмен порциями, равными нескольким секторам). В сочетании с возможностью реализации пакетного режима программного ввода-вывода (Programmed 1/0 — РЮ) это позволяет многократно увеличить общую производительность жесткого диска (по сравнению с работой в односекторном режиме).
Помимо указанных, существует множество других дополнительных команд, в том числе специфических, определяемых производителями конкретных моделей жестких дисков. Довольно часто некоторые операции, например форматирование низкого уровня и создание карт поверхностных дефектов, осуществляются именно с помощью таких специфических наборов команд. Поэтому программы форматирования низкого уровня зачастую бывают уникальными, а производители включают их в комплекты своих IDE-дисков.
Ограничения емкости дисков
Современные интерфейсы АТА/IDE имеют ограничение емкости диска в 136,9 Гбайт. Кроме того, в зависимости от версии BIOS, значение этого ограничения может находиться еще ниже, например на отметке в 8.4 Гбайт или даже 512 Мбайт. Это может случиться в ре-
зультате наложения ограничений для АТА на ограничения BIOS, что в конечном итоге может привести к еще большим ограничениям.
В табл. 9.10 обобщаются ограничения емкости жестких дисков, связанные непосредственно с интерфейсом АТА или BIOS.
Таблица 9.10. Ограничения емкости АТА/IDE при использовании различных методов адресации секторов
Метод адресации сектора
Расчет общего количества секторов
Максимальное количество секторов
CHS: BIOSw/oTL
1024x16x63
1 032 192
CHS: BIOSw/bii-shiftTL
1024x240x63
15 482 880
CHS: BIOS w/lBA-assiM TL
1024x255x63
16 450 560
CHS: BIOS INT13h
1024x256x63
16515 072
CHS: ATA-1/ATA-5
65536x16x255
267 386 880
LBA: ATA-1/ATA-5
2м
268 435 456
LBA: ATA-6*
2“
281474 976 710 655
LBA: EDD BIOS
2*
18 446 744 073 709 551600
Максимальная емкость, байт
Емкость (в десятичной системе)
Емкость (в двоичной системе)
528 482 304
528,48 Мбайт
504,00 MiB
7 927 234 560
7,93 Гбайт
7,38 GIB
8 422 686 720
8,42 Гбайт
7,84 GiB
8 455 716 864
8,46 Гбайт
7,88 GiB
136 902 082560
136,90 Гбайт
127,50 GiB
137 438 953 472
137,44 Гбайт
128,00 GIB
144 115188 075 855360
144,12 Пбайт
128,00 PiB
9 444 732 965 739 290 430 000
9,44 Збайт
8,00 ZiB
CHS — Cylinder Head Sector (цилинйр, головка, сектор).EDD
— спецификация Enhanced Disk Drive
LBA — Logical Block (sector) Address (адреслогического блоха).(Рлоепи/АТА).
w/ — с (with).
MiB-
- mebibyte.
w/o — без (without).
GiB-
- gibibyte.
TL — Translation.
Pi В-
■ pebibyte.
lNT13h - прерывание 13h.
ZiB-
■ zebibyte.
Префиксы десятичных и двоичных множителей
Боюсь, что многие читатели плохо знакомы с MiB (mebibyte), GiB (gibibyte) и другими подобными обозначениями, которые используются как в этом разделе, так и во всей книге. Эти обозначения являются частью стандарта, позволяющего избежать путаницы между множителями десятичной и двоичной системы счислений, в частности в компьютерных системах. Единицы измерении стандарта SI (международной системы единиц, или метрической системы) создаются на основе десятичных множителей. Такая система подходит для решения разнообразных задач, но достаточно неудобна для компьютеров, обитающих в двоичном мире, где все числа создаются на двоичной основе (т.е. на основе множителя 2). Это привело к появлений различных значений, присваиваемых одному и тому же префиксу: например, 1 Кбайт (килобайт) может обозначать как 1 000 (Ю3) байт, так и 1 024 (2*“) байт. В декабре 1998 года Международная электротехническая комиссия (МЭК) утвердила в качестве международного стандарта ряд префиксных названий и обозначений двоичных множителей, используемых при обработке и передаче данных. Некоторые из этих префиксов приведены в табл. 9.11.
Таблица 9.11, Стандартные префиксные наименования и обозначения двоичной системы счислений
Множитель
Десятичная системе Обозначение НазваниеЗначение
101 10*
ю*
10” 10” 10”
Ю”
К (к)кило (kilo)1000
М (М)Мега (Меда)10С0 000
Г (G)Гига (Giga)10ОО ООО 000
Т(Т)Тера(Тега)1000 000 000 000
П(Р)OerafPeta)1000 000 000 000 000
ЕЭкса(Еха)1000 000 000 000 000 000
ZЗетта (Zetta)1 000 000 000 000 000 000 000
Множитель
Двоичная система Обозначение НазваниеПроизводнаяЗначение
2”
2”
2”
2"
2”
2“
2м
ЮКЫKilobinary1024
MiMibiMegabinary1048 576
GiGiblGigabinary1073 741824
TiTibiTerabinary1099 511627 776
PiPibiPetabinary1 125 899 906 842 624
ВЕХЫExabinary1 152921 504606 846980
ZiZebiZettabinary1 180 591620 717 411300 000
Примечание. Обратите внимание, что обозначение "кило/kilo (к)" в соответствии с Международной системой единиц 5/ начинается со строчной буквы, а все остальные обозначения десятичной системы счислений — с прописной.
В соответствии с принятой стандартной терминологией 1 Мбайт (мегабайт) содержит 1 000 000 байт, в то время как 1 MiB (mebibyte) — 1 048 576 байт.
Замечание
Для получения подробной информации, относящейся к промышленному стандарту десятичных и двоичных префиксов, обратитесь на Web-узел Национального института стандартов и технологий (NIST); phys1cs.nist.gov/cuu/Unit s/prefixes,html.
Методы адресации CHS и LBA
Существует два основных метода, используемых для адресации (или нумерации) секторов накопителей АТА. Первый из них называется CHS (Cylinder Head Sector). Это название образовано по трем соответствующим координатам, которые используются для адресации каждого сектора дисковода. Во вторюм методе, который носит название LBA (Logical Block Address), для адресации секторов накопителя используется только одно значение. В основе метода CHS лежит физическая структура накопителей (а также способ организации его внутренней работы). Метод LBA, в свою очередь, представляет собой более простой и логический способ нумерации секторов, не зависящий от внутренней физической архитектуры накопителей.
При последовательном считывании данных с накопителя в режиме CHS процесс чтения начинается с цилиндра 0, головки 0 и сектора 1 (который является первым сектором на данном диске), после чего считываются все остальные секторы первой дорожки. Затем выбирается следующая головка и читаются все секторы, находящиеся на этой дорожке. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будут считаны данные со всех головок первого цилиндра. После этого выбирается следующий цилиндр и процесс чтения продолжается в такой же последовательности. Метод CHS подобен принципу одометра (счетчика пройденного пути): для того чтобы изменить номер головки, необходимо "провернуть" определенное количество секторов; a для того чтобы перейти на следующий цилиндр, необходимо "провернуть" несколько головок,
При последовательном считывании данных с накопителя в режиме LBA процесс чтения начинается с сектора 0, после чего читается сектор 1, сектор 2 и тд. Как вы помните, в режиме CHS первым сектором жесткого диска является 0,0,1. В режиме LBA этот же сектор будет сектором 0.
В качестве примера представьте себе накопитель, содержащий один жесткий диск, две головки (используются обе стороны жесткого диска), две дорожки на каждом жестком диске (цилиндры) и два сектора на каждой дорожке, В этом случае можно сказать, что накопитель содержит два цилиндра (две дорожки на каждой стороне), две головки (по одной на сторону), а также два сектора на каждой дорожке. В общей сложности емкость накопителя равна восьми (2x2x2) секторам. Обратите внимание, что нумерация цилиндров и головок начинается с числа “О”, а нумерация физических секторов, находящихся на дорожке, — с числа “1". При использовании адресации CHS расположение первого сектора накопителя определяется выражением "цилиндр 0, головка 0, сектор 1 (0,0,1)"; адресом второго сектора является 0,0,2; третьего — 0,1,1; четвертого—0,1,2; и так до последнего сектора, адрес которого 1,1,2.
Представьте теперь, что вы взяли восемь секторов и, не обращаясь непосредственно к физическим цилиндрам, головкам и секторам, пронумеровали все секторы от 0 до 7, Таким образом, если необходимо обратиться к четвертому сектору накопителя, можно сослаться на него как на сектор 0,1,2 в режиме CHS или как на сектор 3 в режиме LBA. Соотношение между номерами секторов воображаемого восьмисекторного накопителя в режимах CHS и LBA приведено в табл. 9.12.
Таблица 9.12. Нумерация секторов в режимах CHS и LBA для воображаемого накопителя, содержащего два цилиндра, две головки и по два сектора на каждой дорожке
(в общей сложности — восемь секторов)
РежимСоответствующие номера секторов
CHS; 0.0.10,0,20,1,10,1,21,0,11,0,21,1,11,1,2
LBA:0 1 2 3 4 5 6 7
Как видно из приведенного примера, использование нумерации LBA заметно облегчает и упрощает процесс обработки данных. Несмотря на это, при создании первых персональных компьютеров вся адресация BIOS и накопителей АТА была выполнена методом CHS.
Преобразования CHS/LBA и LBA/CHS
Адресация секторов может выполняться как в режиме CHS, так и в режиме LBA. Для данного накопителя существует определенное соответствие между адресациями CHS и LBA, которое, в частности, позволяет преобразовывать адреса CHS в адреса LBA и наоборот. Спецификация АТА-1 предлагает довольно простую формулу, с помощью которой можно преобразовать параметры CHS в LBA:
LBA = (((С х НРС) + Н) X SPT) + S - 1.
Реверсирование этой формулы позволяет выполнить обратное преобразование, т.е. преобразовать параметры LBA в адрес CHS:
С = int (LBA/SPT/HPC) ,
Н = int ((LBA/SPT) mod НРС),
S = (LBA mod SPT) * 1.
В этих формулах использованы следующие выражения:
LBA — logical block address;
С — цилиндр (cylinder);
Н — головка (head);
S — сектор (sector);
НРС — количество головок в каждом цилиндре (общее количество головок);
SPT — количество секторов на каждой дорожке;
int X — целочисленная часть X;
X mod Y — модуль (остаток) от X/Y.
С помощью этих формул можно вычислить параметры LBA практически для любого адреса CHS и наоборот. Данный накопитель содержит 16 383 цилиндра, 16 головок и 63 сектора на каждой дорожке. Соотношение адресов CHS и LBA приведено в табл. 9.13.
Таблица 9.13. Параметры CHS и соответствующая им нумерация секторов LBA для накопителя, содержащего 16 383 цилиндра, 16 головок и 63 сектора на каждой дорожке (общее количество секторов — 16 514 064)
Цилиндр
Головка
Сектор
LBA
0
0
1
0
0
0
63
62
1
1
1
63
999
15
63
1007 999
1000
0
1
1008 000
9999
15
63
10 079 999
10000
0
1
10 080 000
16 302
15
63
16514 063
Команды BIOS и команды АТА
Помимо двух методов адресации секторов (CHS и LBA), существует еще два уровня интерфейса, в которых используется адресация секторов. Одним из интерфейсов является область взаимодействия операционной системы и базовой системы ввода-вывода (с помощью команд BIOS); другим — область сопряжения BIOS и накопителя (с помощью команд АТА). На каждом из этих уровней используются определенные команды, которые поддерживают как режим CHS, так и LBA. На рис. 9.18 показаны различные уровни интерфейса.
Рис. 9.18. Взаимоотношения между BIOS и схемой физической адресации секторов (здесь выражение L-CHS обозначает логический CHS, а выражение Р-CHS — физический CHS)
Когда операционная система обращается к BIOS для чтения или записи секторов, она выдает соответствующие команды через программное прерывание !NT13h, которое представляет собой стандартную подпрограмму BIOS, используемую для доступа к диску. Подфункции прерывания INT13H позволяют выполнять чтение или запись секторов, используя при этом адресацию LBA или CHS. После этого стандартные программы BIOS преобразуют команды BIOS в аппаратные команды АТА, которые передаются через порты шины ввода-вывода на контроллер дисковода. Аппаратные команды АТА также могут использовать адресацию CHS или LBA, несмотря на то что существуют определенные ограничения. Какую адресацию —
CHS или LB A — будут использовать BIOS и накопитель, зависит от емкости жесткого диска, срока службы накопителя, "возраста" BIOS, установленных параметров BIOS Setup и используемой операционной системы.
Преодоление ограничения емкости в 8,4 Гбайт
Несмотря на то что CHS-трансляция позволила преодолеть ограничение емкости в 528 Мбайт, вскоре пользователи столкнулись с новым препятствием, которым стали жесткие диски емкостью 8,4 Гбайт. Обеспечение поддержки накопителей, емкость которых превышает 8,4 Гбайт, потребовало отказаться от CHS-трансляции и перейти к адресации LBA на уровне BIOS. Интерфейс АТА поддерживал адресацию LBA даже в ори nt нал ьв ой спецификации АТА-1. К сожалению, первоначально поддержка LBA на уровне АТА была факультативной, но основная проблема состояла в том, что на уровне интерфейса BIOS адресация LBA не поддерживалась. Пытаясь решить эту проблему, в программе настройки параметров BIOS иногда устанавливали трансляцию LBA-Assist, но это приводило лишь к преобразованию параметров LBA в параметры CHS на уровне интерфейса BIOS.
Специалисты компании Phoenix Technologies пришли к решению о необходимости использования интерфейса BIOS для перехода от CHS к LBA и а 1994 году опубликовали спецификацию BIOS Enhanced Disk Drive Specification (EDD), в которой для решения этой проблемы были использованы новые расширенные сервисы INT13h BIOS, работающие не с адресами CHS, ас параметрами LBA.
Для обеспечения широкой промышленной поддержки и совместимости с новыми функциями BIOS компания Phoenix в 1996 году передала этот документ в технический комитет Т13 Национального комитета по стандартам информационных технологий (National Committee on Information Technology Standards — NCITS) для дальнейшего улучшения и утверждения в качестве стандарта, получившего название BIOS Enhanced Disk Drive Specification (EDD). Примерно c 1998 года большинство производителей начали обеспечивать в создаваемых BIOS поддержку EDD, реализуя тем самым поддержку режима LBA на уровне BIOS для накопителей АТА, емкость которых превышает 8,4 Гбайт. Случайно или нет, но накопители АТА емкостью 8,4 Гбайт и более появились примерно в эго же время.
Спецификация EDD описывает новые расширенные команды INT13h BIOS, обеспечивающие возможность выполнения адресации LBA до 2м секторов, что позволяет поддерживать накопители с емкостью более 9,44 Збайт. Это то же самое, что 9,44 трлн. Гбайт; 9,44x1О11 байт или, если говорить более точно, 9 444 732 965 739 290 430 000 байт! Речь идет о теоретической емкости жестких дисков, так как несмотря на то, что к 1998 году BIOS могла обрабатывать до 264 секторов, накопители АТА все еще использовали 28-разрядную адресацию (2® секторов) на уровне интерфейса АТА. Это позволяло накопителям АТА содержать не более 268 435 456 секторов, что обеспечивало максимальную емкость 137 438 953 472 байт, или 137,44 Гбайт. Таким образом, после успешного преодоления барьера в 8,4 Гбайт производители столкнулись с новым ограничением емкости в 137 Гбайт, появившимся в результате использования 28-разрядной адресации LBA в интерфейсе АТА. Ниже показано, как это выглядит в числовом выражении.
Максимальные значения
Итого секторов268 435 456
Итого байт137 438 953 472
Мегабайт137 439
Mebibyte (MiB)131 072
Гигабайт137,44
Gibibyte (GiB)128,00
Использование команд нового расширенного 64-разрядного режима LBA на уровне BIOS, а также существующих команд 28-разрядного режима LBA на уровне накопителей АТА не требует выполнения трансляции, поэтому параметры LBA передаются в неизменном виде. Объединение режимов LBA на уровнях BIOS и интерфейса АТА позволяет окончательно отказаться от громоздкой адресации CHS. Это означает также, что при установке жесткого диска АТА емкостью более 8,4 Гбайт в персональный компьютер, содержащий BIOS, которая поддерживает спецификацию EDD (т.е. BIOS, выпущенную в 1998 году или позже) происходит автоматическая настройка BIOS И жесткого диска на использование режима LBA.
Существует одна интересная особенность, возникшая при попытке обеспечения обратной совместимости. В этом случае при загрузке операционной системы, которая не поддерживает режим LBA-адресации (например, DOS или первая версия Win95), большинство накопителей, емкость которых превышает 8,4 Гбайт, сообщают о наличии только 16 383 цилиндров, 16 головок и 63 секторов на каждой дорожке, что и составляет в общей сложности 8,4 Гбайт. В результате BIOS или операционные системы ранних версий “видят” на 120-гигабайтовом жестком диске только первые 8,4 Гбайт. Это может показаться странным, но я думаю, что лучше иметь 120-гигабайтовый накопитель, распознаваемый как диск емкостью 8,4 Гбайт, чем совершенно нерабочий жесткий диск. При установке накопителя емкостью более 8,4 Гбайт в систему, выпущенную до 1998 года, не забудьте обновить системную BIOS или установить дополнительную плату BIOS с поддержкой EDD (производством которых занимается MicroFirmware и другие компании).
Преодоление барьера в 137 Гбайт
В 2001 году производители вплотную столкнулись с проблемой, связанной со 137-гига- байтовым ограничением емкости жестких дисков, поскольку существующий технологический уровень уже позволил создавать 3,5-дюймовые жесткие диски емкостью более 137 Гбайт. Решением этой проблемы стала спецификация АТА-6, также разработанная в 2001 году. Эта спецификация, содержащая обновленные функции LBA, позволила перейти от 28-разрядных чисел к использованию 48-разрядных чисел, что дало возможность поддерживать адресацию накопителей большей емкости.
Спецификация АТЛ-6 расширяет интерфейс LBA, что позволяет использовать 48-раз рядную адресацию секторов. Это означает, что максимальная емкость жесткого диска повышается до 2“ секторов (это составляет в общей сложности 281 474 976 710 656). Так как каждый сектор содержит 512 байт, значения максимальной емкости жесткого диска будут соответствовать приведенным ниже. 1
Максимальные значения
Итого секторов
Итого байт
281
144 115
474
188
976 710 656
075
855 888
Мегабайт
144
115
188 076
Mebibyte (MiB)
137
438
953 472
Гигабайт
144
115 188
Gibibyte (GiB)
137
217 728
Терабайт
144 115
Tebibyte {TiB)
131 072
Петабайт
144,12
Pebibyte (PiB)
128,00
Как видите, 48-разрядная схема адресации LBA, описанная в спецификации АТА-6, поддерживает накопители, емкость которых достигает 144 Пбайт (петабайт — квадрильон байт).
Функции EDD BIOS, использующие 64-раз рядную схему адресации, позволяют еще больше расширить существующие ограничения.
Максимальные значения
Итого секторов
19
446 744 073
709 55
1 600
Итого байт
9
444 732 965
739 290
430 000
Мегабайт
9
444 732 965
739 291
Mebibyte (MiB)
9
007 199 254
740 993
Гигабайт
9 444 732
965 739
Gibibyte (GiB)
8 796 093
022 208
Терабайт
9 444
732 966
Tebibyte (TiB)
8 589
934 592
Петабайт
9
444 733
Pebibyte (PiB)
8
388 608
Эксабайт
9 445
Exbibyte (EiB)
8 192
ЗетабаЙт
9,44
Zebibytes (ZiB)
8,00
Несмотря на то что службы BIOS, использующие 64-разрядную схему адресации LBA, позволяют работать с дисками, имеющими емкость до 26' секторов, ограничение в 144 Пбайт, налагаемое спецификацией АТА-6, вдвое меньше применяемого в настоящее время.
По закону Мура емкость жестких дисков удваивается каждые 1,5-2 года. Поэтому, принимая во внимание, что накопители АТА емкостью 160 Гбайт появились только в конце 2001 года, можно сказать, что диски емкостью 144 Пбайт будут созданы примерно между 2031 и 2041 годами (допуская, что к этому времени технология изготовления жестких дисков не изменится). По аналогии с этим можно предположить, что ограничение EDD BIOS в 9,44 Збайт будет достигнуто не ранее чем между 2055 и 2073 годами! Специалисты компании Phoenix заявляли, что спецификация EDD продержится примерно до 2020 года, но, похоже, они были слишком консервативны.
Преодолеть барьер в 137 Гбайт оказалось значительно труднее, чем справиться с предыдущей задачей. Это было связано с тем, что, помимо аспектов реализации BIOS, пришлось также решать вопросы, связанные с операционной системой и драйвером хост-адаптера АТА, созданного на основе набора микросхем. Доступ к накопителям, емкость которых превышает 137 Гбайт, осуществляется при использовании 48-разрядной адресации LBA (Logical Block Address), для которой требуется поддержка BIOS, драйвера адаптера и операционной системы. Как правило, для этого требуется ряд компонентов.
BIOS с поддержкой 48-разрядной адресации LBA (датированная обычно сентябрем 2002 года и позже).
Самая последняя версия драйвера набора микросхем, такого, как Intel Application Accelerator (для системных плат, использующих набор микросхем компании Intel). Этот драйвер можно загрузить с Web-узла http://www. intel .com. support/ chipset/iaa.
Операционная система Windows XP с инсталлированным пакетом Service Pack 2.
Если система не обеспечивает поддержку BIOS, обратитесь за обновленной версией к изготовителю системной платы или установите внешнюю плату со встроенной BIOS, одной из которых является PC 1-плата Ultra АТА 133 компании Maxtor. Когда в системной плате реализован набор микросхем Intel, загрузите последнюю версию драйвера (Intel Application Accelerator) для набора микросхем, посетив Web-узел http: //www .intel. com. support/ chipset/iaa. При использовании набора микросхем, созданного в другой компании, полу-
чите у изготовителя системной платы или набора микросхем обновленную версию драйвера, который обеспечивает поддержку 48-разрядной адресации LBA.
В заключение следует заметить, что в настоящее время оригинальная версия Windows ХР (а также Windows 2000/NT или Windows 95/98/Me) не обеспечивает поддержку накопителей АТА, емкость которых превышает 137 Гбайт. Поэтому сначала следует установить Windows ХР, азатем инсталлировать пакет Service Pack 1 или его более позднюю версию.
Ограничения операционных систем и различного программного обеспечения
Следует хорошо запомнить, что при использовании устаревшего программного обеспечения, включая утилиты, приложения и даже операционные системы, работа которых базируется на параметрах CHS, им будут доступны лишь первые 8,4 Гбайт дисков любой емкости.
Существующие ограничения операционных систем на емкость жестких дисков приведены в табл. 9.14,
Таблица 9.14. Ограничения операционных систем на емкость жестких дисков
Операционная система
Существующие ограничения
DOS/Windows Эх
DOS 6.22 или ниже не может поддерживать диски емкостью более 3.4 Гбайт. DOS 7.0 или выше (включая Windows 95 и выше) распознает диски емкостью более 8,4 Гбайт
Windows 9х/Ме
Windows95а (оригинальная версия) поддерживает расширения INT13h, зато значит, что данная система поддерживает диски емкостью более 8.4 Гбайт, однако о связи с ограничениями файловой системы FAT 16 максимальный размер одного раздела имеет ограничение в 2 Гбайт. Windows 958 О5Й2 или следующие версии (включая Windows 98) поддерживает расширения 1 NT 13А, что позволяет этой системе работать с дисками емкостью более 8,4 Гбайт, а также поддерживает файловую систему FAT32, которая допускает наличие разделов большой емкости
Windows NT
Windows NT 3.5х не поддерживает диски емкостью более 8,4 Гбайт. Windows NT 4.0 поддерживает диски емкостью более 8,4 Гбайт; однако, если диск такой емкости используется как основное загрузочное устройство. Windows NT не распознает его (эта ошибка исправлена в пакете обновления Service Pack 4)
Windows 2000/ХР
Windows 2000 поддерживает диски емкостью более 8,4 Гбайт
OS/2 Warp
В некоторых версиях OS/2 существовало ограничение на емкость загрузочного раздела 3,1 или 4,3 Гбайт. IBM выпустила программу Device Driver Pack, которая позволяет использовать загрузочный раздел емкостью более 8,4 Гбайт. Файловая система HPFS поддерживает диски емкостью 64 Гбайт
Noveil
Операционная система NetWare 5.0 и выше поддерживает диски емкостью более 8,4 Гбайт
При использовании операционной системы, обеспечивающей поддержку жестких дисков емкостью более 8,4 Гбайт, ограничения максимального объема накопителя зависят не от нее, а от BIOS и интерфейса жесткого диска. В этом случае более существенную роль играют ограничения размера томов (разделов) и файлов, создаваемых и управляемых различными операционными системами. Эти ограничения зависят не только от существующей операционной системы, но и от файловой системы, которая используется в данном разделе. Минимальный и максимальный размеры тома (раздела), а также ограничения размера файлов для различных операционных систем Windows приведены в табл. 9.15. Как отмечалось выше, оригинальная версия Windows ХР (а также Windows 2000/NT или Windows 95/98/Ме) не обеспечивает в настоящее время поддержку накопителей АТА, емкость которых превышает 137 Гбайт. Поэтому для использования накопителей АТА большой емкости придется установить Windows ХР, после чего инсталлировать Service Pack 1 или другую версию этого пакета. Эта операция никак не повлияет на накопители, подключенные к системе с помощью интерфейсов USB, FireWire, SCSI и др.
Таблица 9.15- Размеры томов (разделов) и ограничения файлового размера для различных файловых систем
Ограничения, накладываемые файловой системой
FAT16
FAT32
NTFS
Минимальный размер тома (9х/Ме)
2,092 Мбайт
33,554 Мбайт
—
Минимальный размер тома (NT/2O00/XP)
2,092 Мбайт
33,554 Мбайт
1,000 Мбайт
Максимальный размер тома (9х)
2,147 Гбайт
136,902 Гбайт
—
Максимальный размер тома (Me)
2,147 Гбайт
8.796 Тбайт
—
Максимальный размер тома (NT/2000/XP)
4,294 Гбайт
8,796 Гбайт '
281,475 Тбайт
Максимальный размер файла (все)
4,294 Гбайт
4,294 Гбайт
18.384 Тбайт
Режимы АТА
В стандартах ATA-2/E1DE и АТА-3 предусмотрено несколько режимов быстрого обмена данными с жесткими дисками. Описание этих режимов составляет существенную часть стандарта, и вообще своим появлением он во многом обязан именно этим новым возможностям. Большинство современных быстродействующих жестких дисков могут работать в так называемых режимах РЮЗ и РЮ 4, скорость обмена данными в которых очень высока. Эти режимы описаны ниже.
Режим РЮ
От выбора режима РЮ зависит скорость обмена данными с жестким диском. В самом “медленном" режиме (режим 0) длительность одного цикла передачи данных не превышает 600 нс. В каждом цикле передается 16 бит данных, поэтому теоретически достижимая скорость обмена в режиме 0 составляет 3,3 Мбайт/с. В большинстве современных жестких дисков поддерживается режим РЮ 4, в котором скорость обмена данными достигает 16,6 Мбайт/с.
Характеристики режимов РЮ приведены в табл. 9.16.
Таблица 9.16. Характеристики режимов РЮ
Режим РЮ
Длительность Цикла, нс
Скорость передачи данных, Мбайт/с
Стандарт
0
600
3,3
АТА
1
383
5,2
АТА
2
240
8,3
АТА
3
180
11,11
АТА-2, EIDE, Fast-ATA
4
120
16.67
АТА-2, EIDE. Fast-ATA
В большинстве современных системных плат с поддержкой ATA-2/EIDE существует два разъема IDE, и, как правило, оба они рассчитаны на поддержку этих режимов. Но в некоторых системных платах для процессора 486 и даже Pentium только первичный вывод подключается к системной локальной шине PCI, а вторичный разъем обычно подключается к шине ISA и поэтому может поддерживать работу только режимов 0,1 и 2,
В ответ на запрос команды идентификации жесткого диска последний среди прочих параметров возвращает информацию о режимах РЮ и DMA, в которых он может работать. В большинстве улучшенных версий BIOS предусмотрен автоматический переход программы в режим, соответствующий возможностям жесткого диска. Если вы установите скорость обмена больше той, на которую рассчитан жесткий диск, данные будут утеряны.
В жестких дисках, соответствующих стандарту АТА-2, предусмотрен блочный режим передачи данных (Block Mode РЮ) с использованием команд Read/wrice Multiple. Благодаря им удается существенно сократить количество прерываний, отсылаемых в адрес центрального процессора, и соответственно уменьшить время их обработки. Это позволяет еще больше повысить скорость обмена данными.
Режимы DMA
Этот режим в большинстве операционных систем и BIOS не предусмотрен, однако стандартом АТА-2 он поддерживается. Передача через канал прямого доступа к памяти (DMA) означает, что, в отличие от режима РЮ, данные передаются непосредственно с жесткого диска в системную (основную) память, минуя центральный процессор.
Существует два типа прямого доступа к памяти: однословный (8-разрядный) и многословный (16-разрядный). Однословные режимы DMA были удалены из стандарта АТА-3, а также спецификаций более поздних версий и в настоящее время не используются. Режимы DMA, использующие хост-адаптер, который поддерживает технологию администрирования данных (busmastering), получили название режимов Bus Master АТА. В первом случае обработка запросов, захват шины и передача данных осуществляются контроллером DMA на системной плате. Во втором случае все эти операции выполняет устройство, смонтированное на самой плате интерфейса. Это, естественно, увеличивает сложность и стоимость интерфейсов подобного типа.
В системах с микросхемой Intel PIIX (PCI IDE ISA eXcelerator) и более поздними компоненты South Bridge могут поддерживать режим Bus Master IDE. При этом используется режим Bus Master на шине PCI при передаче данных. Характеристики однословного п многословного режимов Bus Master IDE приведены в табл. 9.17 и 9.18.
Таблица 9.17. Однословные (8-разрядные) режимы DMA и скорости передачи
8-разрядный режим DMA
Разрядность шины, байт
Продолжительность цикла, нс
Частота шины, МГц
Число циклов за один такт
Скорость передачи, Мбайт/с
Спецификация АТА
0
16
960
1,04
1
2,08
АТА-1
1
16
460
2,08
1
4,17
АТА-1
2
16
240
4.1?
1
8,33
АТА-1
Таблица 9.18. Многословные (16-разрядные) режимы DMA и скорости передачи
16-разрядный режим DMA
Разрядность шины, байт
Продолжительность цикла, нс
Частота шины, МГц
Число циклов за один такт
Скорость передачи, Мбайт/с
Спецификация АТА
0
16
480
2,08
1
4.17
АТА-1
1
16
150
6,67
1
13.33
АТА -2
2
16
120
8.33
1
16,67
АТА-2
Примечание. Стандарт А ТА-2 также мажет именоваться EIDE (Enhanced IDE) или Fast-АТА.
К сожалению, даже самый быстрый режим Bus Master IDE 2 имеет ту же скорость передачи 16,67 Мбайт/с, что и режим РЮ 4. Это связано с тем, что контроллеры DMAs компьютерах с шиной ISA обладают очень низким быстродействием, и поэтому нет никакого смысла использовать их для работы с современными жесткими дисками. В большинстве случаев рекомендуется использовать стандартный режим РЮ 4, если дисководы его поддерживают. Режимы Bus Master IDE никогда небыли очень эффективными и теперь заменены режимами Ultra-DMA, поддерживаемыми совместимыми устройствами от АТА-4 до АТА-7.
В табл. 9.19 приведены спецификации режимов Ultra-DMA, которые в настоящее время описываются спецификациями от АТА-4 до АТА-7.
Таблица 9.19. Спецификации режимов Ultra-DMA
Режим Ultra-DMA
Время цикла, нс
Коэффициент передачи данных, Мбайт/с
Сп ецифи кация
0
240
16,67
АТА-4, Ultra-АТА/33
1
160
25,00
АТА-4, Ultra-АТА/33
2
120
33,33
АТА-4, Ultra-АТА/33
3
90
44,44
АТА-5, Uttra-ATA/66
4
60
66.67
АТА-5. UFt га-АТА/66
5
40
100
АТА-6. Ultra-АТА/100
6
30
133
АТА-7, Ultra-ATA 133
Интерфейс ATARI (АТА Packet Interface)
Данный интерфейс был разработан для того, чтобы накопители на магнитной ленте, CD-ROM и другие устройства можно было подключать к обычному IDE-разъему. Основное преимущество устройств, выполненных в стандарте ATAPI, — это их дешевизна и возможность подключения к уже установленному адаптеру. Что касается накопителей CD-ROM, то они используют ресурсы центрального процессора гораздо реже, чем аналогичные устройства, подключенные к специальным адаптерам; но они не дают выигрыша в быстродействии. А вот быстродействие и надежность накопителей на магнитной ленте могут существенно возрасти, если их подключить к интерфейсу AT API, а не к контроллерам дисководов на гибких дисках.
Хотя накопители CD-ROM и подключаются к интерфейсу жесткого диска, это отнюдь не означает, что с позиций системы они выглядят как обычные жесткие диски. Напротив, в контексте программного обеспечения они напоминают устройства SCSI. Все современные накопители АТА CD-ROM поддерживают протоколы ATAPI, поэтому эти термины можно с полным основанием использовать в качестве синонимов. Другими словами, накопитель ATAPI CD-ROM представляет собой АТА CD-ROM и наоборот.
Внимание! В BIOS некоторых систем непосредственно не предусмотрена поддержка ATAPI. Системы без поддержки ATARI в базовой системе ввода-вывода не могут загружаться с компакт-диска ATARI, так как предварительно нужно загрузить драйвер. В Windows 95/NT/20D0/XP встроена поддержка интерфейса ATARI, а многие версии BIOS позволяют выполнять загрузку системы с ATAPI-накопителя CD-ROM. Это значительно упрощает инсталляцию таких систем, как Windows 98 или Windows 2000/ХР.
Кроме того, обычно рекомендуется устанавливать различные типы устройств IDE на разные каналы. Дело в том, что некоторые старые наборы микросхем системной логики не поддерживают разных скоростей передачи, а это означает, что канал приходится настраивать на скорость самого медленного устройства. Поскольку по сравнению с жестким диском накопители на магнитной ленте и дисководы компакт-дисков работают в более низкоскоростных режимах IDE, жесткий диск, подсоединенный к одному с ними кабелю, будет работать медленнее, чем позволяют его возможности. Но даже если набор микросхем системной логики поддерживает разные скорости передачи данных, рекомендую подключать к устройствам отдельные кабели, поскольку IDE, в отличие от SCSI, обычно не допускает (временного) перекрытия операций доступа. Другими словами, когда один диск выполняет команды, к другому нельзя обратиться.
Serial АТА
С появлением стандарта АТА-7 могло показаться, что параллельный интерфейс АТА, используемый более 10 лет, уже выходит из игры. Передача данных, осуществляемая по плоскому кабелю со скоростью более 133 Мбайт/с, порождает множество проблем, связанных с синхронизацией сигнала и электромагнитным излучением. Их решением стал новый последовательный интерфейс АТА (Serial АТА), пришедший на смену параллельному интерфейсу физических накопителей. Serial АТА (SATA) обратно совместим на программном уровне, т.е. используемое программное обеспечение взаимодействует с новой архитектурой без каких-либо ограничений. Другими словами, существующая BIOS, операционные системы и утилиты, работающие с параллельным АТА, точно так же будут работать и с последовательным интерфейсом. SATA поддерживает все существующие устройства АТА и ATAPI, в число которых входят дисководы CD-ROM, CD-RW и DVD, накопители на магнитной ленте, дисководы Super Disk, а также накопители других типов, поддерживаемые в настоящее время параллельным АТА.
Существуют, конечно, определенные физические различия: нельзя, например, подключить дисководы стандарта АТА к хост-адаптерам последовательного интерфейса АТА или наоборот. В SATA используются более узкие 7-контактные кабели, позволяющие упростить схему подключения системных компонентов и уменьшить габариты кабельных разъемов. Конструкция ми кроехемы S АТ А отли чается меньшим ко личеством контактов и пониженным ' напряжением питания. Все эти изменения позволили избежать многих проблем, характерных для параллельного интерфейса АТА.
Несмотря на то что SATA не предназначен для немедленной замены параллельного интерфейса АТА, многие новые системы поддерживают как последовательный, так и параллельный интерфейсы. Со временем SATA как фактический стандарт внутренних запоминающих устройств, используемых в ПК, полностью вытеснит параллельный интерфейс АТА. Конструктивные особенности современных системных плат указывают на то, что переход от стандартов АТА к SATA будет осуществляться постепенно, причем возможностями параллельного интерфейса АТА можно будет пользоваться в течение всего переходного периода. Думаю, что уст)юйства параллельного интерфейса АТА, имеющего более чем 10-летнюю историю, будут использоваться даже тогда, когда большинство персональных компьютеров перейдут к интерфейсу SATA.
В феврале 2000 года состоялся официальный Форум разработчиков Intel, на котором было объявлено о создании специальной рабочей группы, занимающейся разработкой стандарта SATA. Первыми членами этой группы стали компании APT Technologies, Dell, IBM, Intel, Maxtor, Quantum и Seagate. В настоящее время группа насчитывает более 60 компаний, относящихся к различным отраслям промышленности. В ноябре 2000 года была завершена первая спецификация SATA 1.0, а в октябре 2002 года выпущена следующая версия спецификации SATA, позволившая использовать этот интерфейс для подключения сетевых устройств хранения данных. Загрузка документации возможна с Web-узла Serial АТА Working Group по адресу: http: //www. serialata. org. С момента ее организации, членами рабочей группы SATA стало более 100 компаний, представляющих различные отрасли промышленности. Первые системы, поддерживающие интерфейс SATA, были выпущены в конце 2002 года.
Эффективность SATA производит сильное впечатление. В настоящее время существует три версии стандарта SATA, в которых используются кабели и разъемы одних и тех же размеров. Эти версии отличаются только скоростью передачи данных. После появления первой версии стало очевидно, что эффективность интерфейса может быть увеличена в два или даже в четыре раза. В табл. 9.20 приведены спецификации как уже существующих, так и планируемых версий SATA; следующая версия интерфейса, скорость передачи данных которого достигнет 300 Мбайт/с, выпущена в 2005 году; версия со скоростью 600 Мбайт/с ожидается не ранее 2007 года.
Таблица 9.20. Спецификации стандартов SATA
Тип SATA
Ширина шины, бит
Частота шины, МГц
Число циклов данных за такт
Пропускная способность, Мбайт/с
SATA-150
1
1500
1
150
SATA-300
1
3000
1
300
SATA-600
1
6000
1
600
Как следует из табл. 9.20, последовательный интерфейс АТА единовременно передает только один бит данных. В интерфейсе используется узкий 7-жильный кабель с ключевыми разъемами шириной не более 14 мм (0,55 дюйма) на каждом конце. Подобная конструкция позволяет избежать проблем с циркуляцией воздуха, которые возникают при использовании более широких плоских кабелей стандарта АТА. Следует заметить, что разъемы находятся только на концах кабелей. Кабели, в свою очередь, используются для соединения устройства непосредственно с контроллером (обычно на системной плате). В последовательном интер-
фейсе перемычки главы ый/подчиненный не используются, так как каждый кабель поддерживает только одно устройство. Концы кабеля совершенно одинаковы, т.е. разъем системной платы и разъем подсоединяемого устройства практически не отличаются. Максимальная длина кабеля SATA достигает одного метра (33,37 дюйма), что значительно превышает 18-дюймовый максимум для параллельного интерфейса АТА. Скорость передачи данных последовательного интерфейса, использующего более узкий, длинный и менее дорогой кабель, равна 150 Мбайт/с (в полтора раза больше скорости передачи параллельного АТА/100). В будущем эта скорость увеличится до 300 или даже 600 Мбайт/с.
Для кодирования и расшифровки данных, передаваемых по кабелю, SATA использует специальную схему шифрования, получившую название 8В/10В. Код 8В/10В был разработан (и запатентован) компанией IBM в начале 1980-х годов для использования в быстродействующей передаче данных. В настоящее время эта схема применяется во многих высокоскоростных стандартах передачи данных, включая Gigabit Ethernet, Fibre Channel, FireWire и др. Основной особенностью схемы кодирования 8В/10В является то, что количество последовательно передаваемых нулей (или единиц) должно быть не более четырех. Схема RLL 0,4 называется кодированием с ограничением длины записи (Run Length Limited — RLL), где 0 считается минимальным, а 4 — максимальным числом последовательных нулей в каждом закодированном символе.
В одном закодированном 10-разрядном символе не может быть использовано более шести или менее четырех нулей (единиц). Передача нулей и единиц осуществляется в виде изменения величины подаваемого напряжения. Поэтому промежуток между переходными напряжениями, которые подаются передатчиком, получается достаточно сбаланси]юванным, с более устойчивым и регулярным потоком импульсов. Нагрузка схемы становится более постоянной, что приводит к повышению ее надежности. Во время преобразования 8-разрядных данных в 10-разряд- ные закодированные символы некоторое количество 10-разрядных комбинаций остается неиспользованным. Часть из них применяется для управления потоком, разграничения пакетов данных, выполнения проверки ошибок или каких-либо других специальных операций.
В схеме физической передачи интерфейса SATA используется так называемый дифференцированный метод "без возврата к нулю" (Non-Return to Zero — NRZ). В этой схеме применяется сбалансированная пара проводов, по каждому из которых подается напряжение, равное ±0,25 В. Сигналы посылаются дифференцированно; если по одному проводу пары передается напряжение +0,25 В, то по другому соответственно —0,25 В. Таким образом, разность напряжений постоянно составляет 0,5 В. Это означает, что форма передаваемого сигнала всегда находится в противофазе по отношению к сигналу, передаваемому по смежному проводу. Дифференцированная передача минимизирует электромагнитное излучение и позволяет упростить чтение сигналов на приемном конце.
В интерфейсе SATA для подачи напряжения 5 и 12 В используется стандартный 4-контактный силовой разъем, а также дополнительный 15-контактный силовой кабель и разъем питания, обеспечивающие подачу электроэнергии напряжением 3,3 В. Ширина силового разъема 15-контактного кабеля в этой конструкции составляет всего 24 мм (0,945 дюйма). Сила тока, подаваемого на контакты уровней напряжения 3,3, 5 и 12 В, достигает 4,5 А, что обеспечивает достаточную мощность даже для наиболее энергоемких дисководов. Для совместимости с существующими источниками питания дисководы SATA могут быть выполнены как со стандартными 4-контактными разъемами питания, так и с новыми 15-контактными силовыми разъемами.
Конструкция сигнальных и силовых разъемов интерфейса SATA показана на рис. 9.19.
Сигнальный разъем устройства
Рис. 9.19. Сигнальные и силовые разъемы SATA
В табл. 9.21 и 9.22 приведены параметры выводов разъема данных SATA и дополнительных силовых разъемов.
Таблица 9.21. Выводы разъема данных SATA
Контакт
Сигнал
Описание
S1
Общий
Первая пара
S2
А*
Host Transmit*
S3
А-
Host Transmit-
84
Общий
Первая пара
S3
В-
Host Receive-
se
В*
Host Receive*
57
Общий
Первая пара
Примечание. Контакты разъема расположены
в один ряд на расстоянии 127 мм (0.05 дюйма) друг от друга.
Выводы заземления длиннее, поэтому пни контактируют друг с другом раньше, чем сигнальные или силовые
контакты.
Это позволяет подключать кабель во время работы компьютера.
Таблица 9.22. Выводы дополнительного силового разъема SATA
Контакт
Сигнал
Описание
Р1
*3.3 В
*3,3 В (питание)
Р2
*3.3 В
*3.3 В (питание)
РЗ
*3,3 В
+3,3 В (питание)
Р4
Общий
Первая пара
Р5
Общий
Первая пара
Р6
Общий
Первая пара
Р7
*5 В
*5 В (питание)
РВ
*5 В
*5 В (питание)
Р9
+5 В
*5 В (питание)
РЮ
Общий
Первая пара
Р11
Общий
Первая пара
Р12
Общий
Первая пара
Р13
+12 В
*12 В (питание)
Р14
+12В
+12 В (питание)
Р15
*12В
*12 В (питание)
Примечание. Контакты разъема расположены в один ряд на расстоянии 1,27 мм (0,05 дюйма) друг от друга. Выводы заземления длиннее, поэтому они контактируют друг с другом раньше, нем сигнальные или силовые контакты. Это позволяет подключать кабель во время работы компьютера. Три силовые вывода используются для подачи тока силой 4,5 А на каждом уровне напряжения.
Конфигурирование устройств SATA значительно упрощено, так как переключатели "перничный/вторичный" и "выбор кабеля", используемые с параллельным интерфейсом АТА, больше не понадобятся.
Интерфейс SATA — идеальный выбор для портативных компьютеров, со временем он полностью заменит интерфейс Parallel АТА. В конце 2002 года компания Fujitsu продемонстрировала прототип жесткого диска диаметром 2,5 дюйма с интерфейсом SATA. В течение 2004 года большинство системных плат для портативных компьютеров получили поддержку SATA.
Даже если портативным компьютером и не поддерживается SATA, интерфейс можно добавить с помощью адаптера PC Card, например Addonics CardBus Serial ATA (рис. 9.20). После установки адаптера можно получить два порта SAT А в любом портативном компьютере. Такой интерфейс поддерживает скорость передачи данных, в 2,5 раза превышающую скорость передачи интерфейса USB 2.0. Адаптер и внешний кабель продаются по цене менее 100 долларов.
Рис. 9.20. Адаптер Addonics CardBus Serial АТА
Хотя интерфейс SATA и не проектировался для подключения внешних устройств, компания Addonics предоставляет корпуса для внешних накопителей и специальный кабель питания от порта USB. Кабель (рис. 9.21) позволяет подключать такие высокоскоростные внешние устройства, как накопители CD-ROM/DVD, по интерфейсу SATA.
Как и Parallel АТА, интерфейс Serial АТА проектировался в качестве основного интерфейса для устройств хранения данных персональных компьютеров и не предназначался для подключения внешних устройств. Интерфейс SATA не позиционируется в качестве конкурента таких высокопроизводительных внешних интерфейсов, как SCSI, USB 2.0 и IEEE 1394 (FireWire). Ожидается, что SATA полностью вытеснит Parallel АТА уже к концу 2006 года.
Рис. 9.21. Устройства Addonics Serial АТА для портативных компьютеров
Глава 10
Сменные носители
Начиная с середины 1980-х годов основным носителем данных для ПК стал жесткий диск. Тем не менее для решения задач по загрузке программного обеспечения, резервирования и переноса данных между компьютерами, их временного хранения были разработаны накопители на базе оптических и магнитных носителей, а также магнитной ленты и флэш-памяти.
Существует три основных типа сменных носителей, применяемых в портативных и настольных компьютерах:
магнитные диски;
оптические диски;
флэш-накопители.
Под магнитными дисками подразумеваются гибкие диски, диски Zip, диски LS-120/240 SuperDisk и внешние жесткие диски. В категорию оптических дисков входят накопители CD- ROM/DVD, CD-RW и DVD+-RW. К флэш-накопителям относятся ка]лы CompactFlash, Secure Digital, MultiMed iaCard, SmartMedia и т.д. В этой главе рассматриваются все три класса сменных носителей.
Кроме жестких дисков, в ноутбуках используется множество других типов смени ых носителей, предоставляющих доступ к большим объемам данных. Накопители CD-ROM являются стандартным компонентом портативных компьютеров вот уже много лет. В современных ноутбуках устанавливаются накопители CD-RW, DVD-ROM и комбинированные приводы DVD/CD-RW. Некоторые производители портативных компьютеров предлагают модели с установленными накопители DVD+/-RW.
Еще одним компонентом является дисковод на гибких дисках. Он уже не используется в большинстве ноутбуков и вместо него применяется либо внешний дисковод, подключаемый по интерфейсу USB, либо устройство, устанавливаемое вместо другого накопителя, например CD-ROM. Большинством пользователей ноутбуков, особенно работающих с локальной сетью, гибкие диски практически не применяются. На данный момент гибкие диски не требуются даже при установке приложений, так как все программное обеспечение предоставляется на компакт-дисках.
Одной из все более популярных особенностей портативных компьютеров стал модульный отсек для накопителей, цозволяюший устанавливать сменные накопители разных типов. Вместе с большинством компьютеров, оборудованных модульными отсеками, предоставляются такие устройства, как дисководы на гибких дисках, несколько типов оптических накопителей, жесткие диски и дополнительные батареи. Модульные отсеки позволяют настроить конфигурацию компьютера в соответствии с текущими запросами пользователя. Например, во время путешествия можно отказаться от оптического накопителя и заменить его дополнительной батареей или вторым жестким диском.
При описании количества накопителей, одновременно устанавливаемых в портативном компьютере, часто используется понятие "количества шпинделей". Практически все портативные компьютеры поддаются классификации на одно-, двух- и трехшпиндельные. Одношпиндельные системы являются самыми маленькими и легкими, только с одним встроенным жестким диском. Другие накопители, например дисководы на гибких дисках и накопители CD-ROM, подключаются через внешний интерфейс (например, USB) или с помощью док- станции.
Большинство портативных компьютеров попадают в категорию двухшпиндельных систем. Такие системы оснащены встроенным жестким диском и модульным отсеком, поддерживающим установку накопителей различных типов, включая дисковод на гибких дисках, несколько типов накопителей CD-ROM/CD-RW/DVD, батареи, второго жесткого диска и, возможно, других устройств.
Трехшпиндельные системы обычно обладают встроенным жестким диском, дисководом на гибких дисках и одним модульным отсеком (или встроенным жестким диском и двумя модульными отсеками). Такие системы обычно называются “все в одном", поскольку жесткий
диск, дисковод на гибких дисках и оптический накопитель могут работать одновременно. С отказом от использования гибких дисков трехшпиндельные системы стали редкостью. Прежде чем приобретать портативный компьютер, обратите внимание на список устройств, предоставляемых вместе с ним, а также на возможность их одновременного использования.
Совет
При покупке одно- или двухшпиндельного компьютера уточните, можно ли подключить к нему внешний накопитель. Многие двухшпиндельные портативные компьютеры имеют встроенный жесткий и модульный отсеки, поэтому, например, внешний дисковод на гибких дисках придется подключать по интерфейсу USB или устанавливать вместо оптического накопителя в модульный отсек. Другими словами, одновременное использование дисковода на гибких дисках и оптического накопителя в таком компьютере будет невозможным.
Если в командировке необходим легкий портативный компьютер, выясните, какие компоненты не понадобятся, в отключите их. Иногда модульные отсеки можно оборудовать специальным "весосохраняющим модулем", который представляет собой заглушку, препятствую-, щую проникновению в модуль пыли и посторонних предметов. Такой модуль можно приобрести в любом магазине портативной техники.
Иногда характеристики накопителей ноутбука для модульного отсека метут вас не устраивать, в таком случае практически неограниченный выбор накопителей доступен благодаря адаптерам PC Card и интерфейсам USB/FireWire. С их помощью к ноутбуку можно подключить любые мобильные накопители, в том числе CD-RW, DVD+-RW, жесткие диски большой емкости, устройства резервного копирования на магнитной ленте, дисководы на гибких дисках, накопители Zip или LS-120. Если эти интерфейсы не встроены в портативный компьютер (большинство систем обладают, как минимум, портами USB, а в некоторых есть порты FireWire; в то же время немногие портативные компьютеры могут похвастаться интерфейсом SCSI), их можно добавить с помощью адаптеров PC Card или CardBus,
Внешние накопители следует подключать к высокоскоростным портам USB 2.0 или FireWire, предоставляющим наибольшую пропускную способность. В прошлом внешние накопители также подключались и к параллельному порту. В настоящее время многие портативные компьютеры не оборудованы параллельным или последовательным портами, а если такой порт и присутствует, то обеспечивает слишком низкую скорость передачи данных, если не использовать высокоскоростные режимы ЕРР/ЕСР IEEE 1284.
Передача файлов между двумя портативными компьютерами может выполняться через Ethernet, параллельный порт или порт USB. Для этого требуется использование специальных кабелей, которые можно выбрать на Web-узле LPT. сот.
Интерфейсы для съемных накопителей
Существует несколько способов подключения этих устройств к компьютеру. Для внутренних накопителей наиболее распространенным (и одним из самых скоростных) является интерфейс EIDE (Enhanced IDE), который применяется для подключения большинства жестких дисков. Интерфейс SCSI (как внутренний, так и внешний) такой же, а может, и более быстрый, но его использование для большинства систем требует добавления специального адаптера.
Наиболее удобным и популярным является интерфейс USB (Universal Serial Bus), который использует возможности носителя эффективнее, чем параллельный порт. Интерфейс USB сочетает в себе возможность “горячего подключения" с возможностью использования с Windows 98 и Windows 2000/ХР на стационарных и портативных компьютерах, имеющих порт USB. Интерфейс USB 1.1 со скоростью передачи данных 12 Мбит/с полностью подходит для накопителей со сменными носителями, емкость которых не превышает 300 Мбайт. Однако накопители большей емкости следует подключать к более производительным портам USB 2.0 (480 Мбит/с) или 1ЕЕЕ-1394а (FireWtre/i.Link) (400 Мбит/с), если таковые имеются. Флэш-память в основном должна подключаться к устройствам считывания, обычно оснащенным портами USB.
Замечание
Некоторые версии Windows 95 (OSR2.1 и выше) поставлялись с драйверами устройств USB, но многие производители не предусмотрели их использования под управлением этих версий операционных систем. Чтобы обеспечить и совместимость, и поддержку со стороны производителей, лучше использовать Windows 98/МЕ и Windows 2000/ХР.
Большинство съемных накопителей поддерживают несколько интерфейсов, так что можно подобрать подходящий для вашей системы.
Замечание
Установка накопителя со сменными носителями аналогична установке любого другого внешнего или внутреннего устройства.
Для подключения накопителя к шине USB или параллельному порту достаточно подключить кабель к компьютеру и установить необходимое программное обеспечение. Процедура установки накопителя описана а его документации,
В настоящее время существует два основных типа хранения данных в компьютере: магнитный и оптический. Устройства магнитного хранения широко представлены в сс временном компьютере — это жесткий диск и дисковод. В них информация записывается на магнитный вращающийся диск. В уст]х>йствах оптического хранения запись и считывание осуществляются на вращающийся диск с помощью лазерного луча, а не магнитного поля. Следует отметить, что большинство оптических устройств могут лишь считывать информацию с носителя. Для удобства изложения магнитные и оптические носители данных будут в дальнейшем называться просто дисками.
Б некоторых устройствах (например, LS-120/LS-240 или SuperDisk) применятся магнитный и оптический способы записи и считывания информации. Такие устройства получили название магнитооптических.
В настоящее время оптические компакт-диски CD-RW или DVD+RW с поддержкой стандарта EasyWrite (Mount Rainier) практически полностью вытеснили традиционные гибкие диски. Большинство современных систем включают в себя дисководы CD-RW, а накопители на гибких дисках используются только для тестирования, диагностики, конфигурирования системы, ее базовой поддержки, форматирования жесткого диска и подготовки к инсталляции операционной системы.
Резервное копирование данных
Вы, наверное, не раз встречали в серьезной компьютерной литературе рекомендации, касающиеся резервного копирования данных. Создание резервных копий жизненно необходимо, так как любые проблемы, возникающие в системе, могут привести к повреждению какой- либо важной информации или программы, хранящихся на жестком диске компьютера. Существует ряд причин, которые могут привести к повреждению данных. Некоторые из них перечислены ниже.
Резкие колебания напряжения, подаваемого на компьютер (перепады напряжения), которые приводят к повреждению или искажению данных.
Ошибочная перезапись файла.
Форматирование жесткого диска по ошибке (например, вместо форматирования дискеты).
Отказ работы жесткого диска, приводящий при отсутствии резервных копий к потере данных. При этом после установки нового дисковода следует повторно установить необходимое программное обеспечение.
Катастрофы, приводящие к повреждению компьютера (бури, наводнения, пожары, молнии, грабители и т.п ). Молния, ударившая невдалеке от вашего офиса или дома,
может привести к повреждению схемы вычислительной машины, в том числе и жесткого диска. Кража компьютера эквивалентна действию пожара или наводнения. В этом случае полная резервная копия данных значительно упростит процесс замены поврежденного компьютера.
Повреждение данных при вирусном заражении системы. Компьютерные вирусы, содержащиеся в загруженной программе или на гибком диске, могут привести к повреждению ценных файлов или даже всего содержимого жесткого диска. Ежемесячно появляется несколько сотен новых вирусов, поэтому ни одна из антивирусных программ не сможет гарантировать полную безопасность. Свежая резервная копия неинфиниро- ванных критических файлов позволит с наименьшими усилиями восстановить утраченные данные.
Резервные копии также позволяют избежать проблем, связанных с переполнением жесткого диска или необходимостью передачи данных на другой компьютер. Создавая резервную копию редко используемых данных, можно смело удалить исходные данные, освободив тем самым занятое ими рабочее пространство жесткого диска. При необходимости нужные файлы данных всегда можно восстановить из резервной копии. Кроме того, копирование данных позволяет совместно использовать большие объемы информации, например при ее передаче на другую систему или даже в другой город. В этом случае достаточно скопировать данные на магнитную ленту или носитель другого типа и затем передать его пользователю.
Несмотря на важность регулярного создания резервных копий, многие пользователи стараются этого избежать. Основная причина кроется в потерях времени при копировании данных на гибкие диски или другие носители малой емкости. В подобных случаях для резервного копирования всех важных файлов или программ приходится использовать несколько гибких дисков.
Для этого лучше всего подходят оптические диски, магнитные носители большой емкости или резервные копии на магнитной ленте. Последняя технология является наиболее приемлемой, поскольку позволяет переписать содержимое многогигабайтовых жестких дисков всего на одну кассету для последующего восстановления поврежденных данных.
Оптические технологии
Стандарты компьютерных оптических технологий можно разделить на две основные группы;
CD (CD-ROM, CD-R, CD-RW);
DVD (DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD-R, DVD+RW, DVD+R).
Дисководы CD-ROM и DVD получили широкое распространение, так как их можно использовать в развлекательных целях. Например, устройства, созданные на основе стандарта CD, могут воспроизводить музыкальные компакт-диски, а дисководы DVD — цифровые видеодиски, которые предлагаются в магазинах или напрокат. Дисководы, в которых используются носители указанных типов, также обладают множеством дополнительных возможностей.
В следующих разделах рассматривается, что общего у носителей и накопителей CD- и DVD-типа, чем они отличаются друг от друга, а также описываются возможности их применения для качественного хранения и воспроизведения данных.
Что такое CD-ROM
CD-ROM ^Compact Disc Read-Only Memory — память только для чтения на компактдиске') — это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения данных. Форматы CD-R и CD-RW позволяют записывать данные на компакт-диск, а благодаря технологии DVD существенно повышается емкость обычного оптического диска.
Сегодня накопитель CD-ROM — неотъемлемая часть практически любого портативного компьютера. Исключением служат лишь сверхлегкие модели, имеющие слишком малый размер корпуса для установки накопителя.
Оптический носитель информации CD-ROM предназначен только для чтения; на нем может храниться до 650 Мбайт данных, что соответствует примерно 333 тыс. страниц текста, 74 мин высококачественного звучания или их комбинации. Новые 80-минутные диски содержат уже до 737 Мбайт данных. CD-ROM подобен обычным звуковым компакт-дискам, и его можно даже попытаться воспроизвести на обычном звуковом проигрывателе. Правда, при этом вы услышите просто шум, если только аудиодорожки не предваряют данные на диске. Доступ к данным, хранящимся на CD-ROM, осуществляется быстрее, чем к данным, записанным на дискетах, но все же значительно медленнее, чем на современных жестких дисках. Термин CD-ROM относится как к самим компакт-дискам, гак и к устройствам (накопителям), в которых информация считывается с компакт-диска.
Сфера применения CD-ROM расширилась очень быстро: если в 1988 году их было записано всего несколько десятков, то сегодня предлагаются миллионы наименований (щзнооб- разных тематических дисков — от статистических данных по мировому сельскохозяйственному производству до обучающих игр для дошкольников. Множество мелких и крупных частных фирм и государственных организаций выпускают собственные компакт-диски со сведениями, представляющими интерес для специалистов в определенных областях.
Немного истории
В 1979 году компании Sony и Philips объединили усилия в области разработки современных звуковых компакт-дисков. Philips к тому времени уже разработала лазерный проигрыватель, а у Sony за плечами были многолетние исследования в области цифровой звукозаписи. Конкурентная борьба между ними могла привести к появлению двух несовместимых форматов лазерных дисков, поэтому они пришли к соглашению о единой технологии записи и производства.
Компания Philips в основном занималась разработкой физического носителя, взяв за основу собственную конструкцию лазерного диска, данные которого, записанные в виде впадин разной глубины (штрихов), считывались с помощью лазера. Sony, в свою очередь, разрабатывала цифроаналоговую схему, уделяя особое внимание устройствам цифрового кодирования и коррекции ошибок.
В 1980 году обе компании представили стандарт CD-DA, называемый с тех пор форматом Red Book (это название формат получил из-за красного цвета обложки опубликованного документа). Спецификации Red Book определили способы записи и обработки звука, а также физический размер диска, равный 120 мм (4,72 дюйма), который используется по настоящее время. Как гласит легенда, такой размер был выбран потому, что диск этого диаметра полностью вмещает в себя 70-минутную Девятую симфонию Бетховена.
После завершения работы над спецификацией компании включились в негласное соревнование за создание первого коммерческого аудиопроигрывателя компакт-дисков. Победителем в этом состязании стала Sony, которая имела больше опыта в создании цифровых электронных устройств и 1 октября 1982 года, опередив Philips всего на один месяц, представила проигрыватель CDP-101 и первый в мире звуковой компакт-диск с альбомом Билли Джоела (Billy Joel) "52nd Street". Этот проигрыватель начал продаваться в Японии, затем в Европе и только в начале 1983 года в США. В 1984 году Sony выпустила первые автомобильные и портативные аудиоплейеры для воспроизведения компакт-дисков.
Компании Sony и Philips продолжали сотрудничать в области стандартов компакт-дисков еще в течение 10 лет и в 1984 году выпустили стандарт CD-ROM, получивший название Yellow Book. Этот стандарт позволил перейти от музыкальных компакт-дисков, используемых для хранения оцифрованного звука, к носителям, содержащим данные только для чтения, которые предназначались для компьютерных систем. В стандарте Yellow Book используется тот же физический формат, что и в звуковых компакт-дисках, но модифицированные электрон-
ные схемы декодирования позволили значительно повысить надежность хранения данных. Геометрические параметры компакт-диска, принятые оригинальным стандартом Red Book, использовались фактически во всех последующих стандартах CD (по-прежнему называемых по цвету обложек опубликованных документов). Таким образом, компакт-диск прошел путь от хранителя симфонии до универсального носителя программного обеспечения и данных практически любого типа, что стало возможным благодаря появлению стандарта Yellow Book (CD-ROM).
Технология записи компакт-дисков
Несмотря на внешнее сходство с компакт-дисками стандарта CD-DA, диски CD-ROM используются для хранения данных вместо (или помимо) оцифрованных звуковых записей. Дисководы CD-ROM, используемые в персональных компьютерах для считывания данных, практически идентичны проигрывателям музыкальных компакт-дисков и отличаются только измененной электронной схемой, обеспечивающей дополнительные функции выявления и коррекции ошибок. Это служит гарантией, что данные будут считываться без ошибок, так как малейший, даже самый незначительный сбой при воспроизведении звука недопустим так же, как и отсутствие данных в файле.
Компакт-диск представляет собой пол и карбонатную пластину диаметром 120мм и толщиной 1,2 мм, в центре которой расположено отверстие диаметром 15 мм. Штампованное или литое основание пластины физически является одной спиральной дорожкой, которая начинается на внутренней и заканчивается на внешней части диска. Шаг этой дорожки, или разделение спирали, равен 1,6 микрона (1 микрон — миллионная часть метра или тысячная часть миллиметра). Для сравнения: шаг физической дорожки долгоиграющей пластинки составляет примерно 125 микрон. Компакт-диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Если рассмотреть спиральную дорожку под микроскопом, то станет видно, что она состоит из приподнятых участков, которые называются впадинами (pits), и плоских поверхностей между ними, называемых площадками (lands). На первый взгляд может показаться странным, что приподнятый участок дорожки называется впадиной. Это связано с тем, что при штамповке диска формовка его верхней части (т.е. профиля дорожки) осуществляется таким образом, что впадины действительно становятся углублениями, сделанными в поликарбонатной пластине.
Лазер, используемый для считывания данных компакт-диска, может свободно пройти сквозь прозрачный пластик, поэтому отформованная поверхность диска покрывается отражающей металлической пленкой (обычно алюминиевой). После этого алюминиевая пленка покрывается тонким защитным слоем акрилового лака, на который, в свою очередь, наносится текст или красочное изображение.
Замечание ■
С носителями CD-ROM необходимо обращаться так же осторожно, как и с негативами фотографий. CD-ROM является оптическим устройством, поэтому загрязнение или повреждение поверхности ухудшает его качество. Хотя считывание данных происходит с нижней стороны диска, слой, содержащий дорожку данных, находится значительно ближе к его верхней части, поскольку толщина защитного покрытия составляет всего 6-7 микрон. Поэтому запись, сделанная шариковой ручкой на верхней поверхности диска, может повредить нижележащий слой. Следует соблюдать осторожность даже при использовании различных маркеров. Чернила и растворители некоторых маркеров могут стать причиной повреждения как верхнего слоя, так и защитного лакового покрытия, что приведет к повреждению нижнего информационного слоя. Постарайтесь использовать только маркеры, предназначенные для выполнения записей на компактдисках. С обеими сторонами диска следует обращаться очень бережно, уделяя особое внимание его верхней стороне (этикетке).
Массовое производство CD-ROM
Нанесение фоторезисторного слояЛазерная записьФормирование мастер-дискаЭлектролитическое формованиеРазделение мастер-дискаШтамповка дискаНанесение фоторезисторного слояЛазерная записьФормирование мастер-дискаЭлектролитическое формованиеРазделение мастер-дискаШтамповка дискаФоторезисторныйспои, обработанный пазеромФоторезисторныйспои, обработанный пазеромЭлею ролитическое формованиеМеталлизированный слойЭлею ролитическое формованиеМеталлизированный слойФоторезисторный слой СтеклоФоторезисторный слой СтеклоОтражающий алюминиевый слойЛитая основа пластмассового дискаОтражающий алюминиевый слойЛитая основа пластмассового дискаСтеклянный мастер-дискСтеклянный мастер-дискПЖ** Металлическая матрица (“сын')ПЖ** Металлическая матрица (“сын')При массовом коммерческом производстве компакт-диски изготавливаются штамповкой или прессованием, но не выжиганием с помощью лазера, как многие считают (рис. 10 1). Хотя лазер и применяется для вытравливания данных на стеклянном мастер-дискс. покрытом светочувствительным материалом, непосредственное выжигание дисков при воспроизводстве сотен или тысяч копий будет по меньшей мере непрактично. ■
Нанесение фоторезисторного слоя
Лазерная запись
Формирование мастер-диска
Электролитическое формование
Разделение мастер-диска
Штамповка диска
Нанесение фоторезисторного слоя
Лазерная запись
Формирование мастер-диска
Электролитическое формование
Разделение мастер-диска
Штамповка диска
Фоторезисторныйспои, обработанный пазером
Фоторезисторныйспои, обработанный пазером
Элею ролитическое формование
Металлизированный слой
Элею ролитическое формование
Металлизированный слой
Фоторезисторный слой Стекло
Фоторезисторный слой Стекло
Отражающий алюминиевый слой
Литая основа пластмассового диска
Отражающий алюминиевый слой
Литая основа пластмассового диска
Стеклянный мастер-диск
Стеклянный мастер-диск
ПЖ** Металлическая матрица (“сын')
ПЖ** Металлическая матрица (“сын')
Металлическая матрица
МеталлизацийМеталлизацийЗащитное акриловое покрытиеНапечатанная этикеткаЗащитное акриловое покрытиеНапечатанная этикеткаЗащитное покрытиеКонечный продуктЗащитное покрытиеКонечный продуктЛитая основа пластмассового диска
Металлизаций
Металлизаций
Защитное акриловое покрытие
Напечатанная этикетка
Защитное акриловое покрытие
Напечатанная этикетка
Защитное покрытие
Конечный продукт
Защитное покрытие
Конечный продукт
Защитное акриловое покрытие
Отражающий алюминиевый слой Литая основа пластмассового диска
Впадины (приподнятые участки) и площадки (плоские поверхности) Лазер(считывание)
Рис. 10.1. Схема технологического процесса
Далее представлены основные этапы производства компакт-дисков.
Нанесение фоторезисторного слоя. Круглая пластина из полированного стекла диаметром 240 мм и толщиной 6 мм покрывается фоторезисторным слоем толщиной около 150 микрон, после чего обжигается при температуре 80 °C (176 °F) в течение 30 мин.
Лазерная запись. Лазерный самописец (Laser Beam Recorder— LBR) посылает импульсы синего или фиолетового света, которые засвечивают и размягчают определенные участки фоторезисторного слоя стеклянного мастер-диска.
Формирование мастер-диска. Обработанный стеклянный диск погружается в раствор гидрооксида натрия (едкого натра), который растворяет экспонированные лазером участки, формируя тем самым впадины в фоторезисторном слое.
Электролитическое формование. С помощью процесса, называемого гальванопластикой, ранее подготовленный мастер-диск покрывается слоем никелевого сплава. В результате создается металлический мастер-диск, получивший название родительского диска if other).
Разделение мастер-диска. Затем металлическая матрица отделяется от стеклянного мастер-диска. Матрица представляет собой металлический мастер-диск, который уже может использоваться для изготовления небольших партий дисков, так как матрица изнашива-
ется очень быстро. Разделение мастер-диска зачастую приводит к повреждению стеклянной основы, поэтому методом гальванопластики создают еще несколько негативных копий диска (которые называются материнскими (mother)). Негативные копии мастердиска впоследствии применяются для создания рабочей матрицы, используемой в процессе массового тиражирования компакт-дисков. Это позволяет штамповать большое количество дисков, без повторения процесса формирования стеклянного мастер-диска.
Штамповка диска. Металлическая рабочая матрица применяется в литейной машине для формирования принципа отображения данных (впадин и площадок) в расплавленной поликарбонат ной массе объемом около 18 грамм, при температуре 350 “С (или 662 eF). При этом сила давления достигает примерно 20 000 фунтов на квадратный дюйм. Как правило, в современных термических штамповочных прессах на изготовление каждого диска уходит не более трех секунд.
Металлизация. Для создания отражательной поверхности на отштампованный диск посредством напыления наносится тонкий (0,05-0,1 микрона) слой алюминия.
Защитное покрытие. Для защиты алюминиевой пленки от окисления на металлизированный диск с помощью центрифуги наносится тонкий (6-7 микрон) слой акрилового лака, затвердевающего под действием ультрафиолетовых лучей.
Конечный продукт. В завершение на поверхность диска методом трафаретной печати наносится текст этикетки или какое-либо изображение, также высыхающее под действием ультрафиолетовых лучей.
Процесс изготовления дисков данных CD-ROM и музыкальных компакт-дисков практически одинаков.
Впадины и площадки
Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча маломощного лазера, отраженного от металлической поверхности диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный фоторецептор улавливает отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), всегда отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается.
Диск вращается над лазером и рецептором (приемником), поэтому лазер непрерывно излучает свет, а рецептор воспринимает то, что в сущности является набором световых вспышек, повторяющих рисунок впадин и площадок, по которым проходит лазерный луч. Всякий раз, когда луч лазера пересекает границы впадины, изменяется состояние отраженного сигнала. Каждое изменение отраженного сигнала, вызванного пересечением границы впадины, преобразуется в бит со значением 1. Микропроцессоры накопителя пересчитывают переходы светлый/темный и темный/светлый (т.е. границы впадины) в единицы (1); область, не содержащая переходов, представляется нулем (0). Полученный набор двоичных разрядов затем преобразуется в данные или звук.
Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,125 микрона, а их ширина — 0,6 микрона (1 микрон равен миллионной части метра). Минимальная длина впадин или площадок составляет 0,9 микрона, максимальная — 3,3 микрона (рис, 10.2).
0.9 мем 3,3 мем (минимум) (максимум)
Рис. 10.2. Геометрия впадин и площадок, образующих дорожку компакт-диска
Высота впадины относительно плоскости площадки имеет особое значение, так как она непосредственно связана с длиной волны луча лазера, используемого при чтении диска. Высота впадины (штриха) составляет ровно 1/4 часть длины волны лазерного луча. Таким образом, луч лазера, попавший на площадку, проходит расстояние, которое на половину длины волны (1/4 + 1/4 = 1/2) больше расстояния, пройденного лучом, отразившимся от впадины. Это означает, что световой луч, отраженный от впадины, на 1/2 длины волны не совпадает по фазе со световыми лучами, отражаемыми от поверхности диска. Волны, находящиеся в противофазе, гасят друг друга, тем самым значительно уменьшая количество отражаемого света. В результате впадины, несмотря на покрытие металлической отражающей пленкой, становятся “черными" (т.е. не отражающими свет).
Считывающий лазер, используемый в дисководе CD, представляет собой маломощный лазер с длиной волны 780 нм (нанометров) и мощностью около 1 мВт (милливатт). Псликар- бонатная пластмасса, используемая при изготовлении компакт-дисков, имеет коэффициент преломления 1,55. Таким образом, свет проходит через пластмассу диска в 1,55 раза медленнее, чем через окружающую среду. Так как частота света остается постоянной, это приводит к сокращению длины волны в пределах диска с тем же коэффициентом. Следовательно, длина волны, равная 780 нм, уменьшается до 500 нм (780/1,55 * 500 нм). Одна четвертая часть от 500 нм равна 125 нм, или 0,125 микрона, что составляет высоту впадины (штриха).
Устройство накопителей CD-ROM
Приведем алгоритм работы накопителя CD-ROM (рис. 10.3).
Сереедвигаель
Рис. 10.3. Структура накопителя CD-ROM
Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало.
Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, смешает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске.
Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму.
Раздели тельная призма направляет отражен ны й луч на дру гута фокус и ру ю щу ю л и иву.
Эта линза направляет отраженный луч на фотодатчик, который преобразует световую энергию в электрические импульсы.
Сигналы с фотодатчика декодируются встроенным микропроцессором и передаются в компьютер в виде данных.
Первые образцы накопителей CD-ROM были слишком дорогими для массового покупателя. Кроме того, производители несколько запоздали с принятием соответствующих стандартов, что сдерживало производство CD-ROM. Отсутствовала и база программного обеспечения, которая могла бы стимулировать увеличение темпов производства CD-ROM. Большие физические габариты, вес и энергопотребление накопителей CD-ROM препятствовали их внедрению в ноутбуках. Впервые этим накопителем был оснащен ноутбук IBM ThinkPad 755CD в 1994 году. В1997 году был представлен ноутбук IBM ThinkPad 770с накопителем DVD-ROM.
После снижения стоимости накопители и диски все равно не получили должного распространения в мире ПК. Это можно объяснить небольшими размерами программ того времени. Постепенно ситуация менялась, и сейчас все программное обеспечение поставляется на компакт-дисках, даже если занимает десятую часть диска.
Дорожки и секторы
Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку с расстоянием 1,6 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 625 витков на миллиметр или 15 875 витков на дюйм. Стандартный 74-минутный (650 Мбайт) диск в целом содержит 22 188 витков. Диск разделен на шесть основных областей.
Область фиксирования диска. Представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Область фиксирования (посадки) не содержит какой-либо информации или данных.
Область калибровки мощности (PCА). Существует только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW) и используется только дисководами перезаписываемых дисков для определения мощности лазера, необходимой для оптимального выжигания диска. Тестирование области калибровки каждого диска CD-R или CD-RW может проводиться до 99 раз.
Программируемая область памяти (РМА). Существует только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW) и представляет собой зону, используемую для записи временной таблицы оглавления (Table Of Content ~- TOC). После завершения сеанса записи информация ТОС переписывается на нулевую дорожку.
Нулевая дорожка. Содержит оглавление диска (или сеанса) в кодировочном канале Q. Оглавление включает в себя начальные адреса и длины всех дорожек (музыкальных или дорожек данных), общую длину программной области (области данных), а также информацию о каждом сеансе записи. Компакт-диск, записанный полностью за один сеанс (в режиме DAO или Disk At Once), содержит только одну нулевую дорожку. Диски, записанные в течение нескольких сеансов, включают в себя несколько нулевых дорожек, которыми начинается каждый сеанс записи. Нулевая дорожка занимает 4 500 секторов диска (т.е. одну минуту, если пользоваться единицами времени, или около 9,2 Мбайт данных). Нулевая строка также указывает, является ли данный диск многосеансовым (т.е. многократно перезаписываемым); кроме того, она указывает следующий адрес записи диска, если он не заполнен.
Программная (информационная) область. Начинается на расстоянии 25 мм от центра диска.
Конечная зона. Отмечает конец программной (информационной) области диска или же завершение сеанса записи на многосеансовом диске. Конечная зона не содержит каких-либо данных и используется только в качестве маркера. Первая конечная зона (или единственная, если диск записан в течение одного сеанса либо в режиме Disk At Once) занимает 6 750 секторов (1,5 мин или около 13,8 Мбайт данных). Все последующие конечные зоны многосеансового диска занимают 2 250 секторов (0,5 мин или около 4,6 Мбайт данных).
Область фиксирования диска, программная область, нулевая дорожка и конечная зона существуют на дисках любых типов. Кроме того, перезаписываемые ком пакт-диски (CD-R и CD-RW) дополнительно содержат область калибровки мощности и программируемую область памяти, которые находятся в начале диска.
Центральное отверстие компакт-диска имеет диаметр 15 мм, т.е. его края расположены на расстоянии 7,5 мм от центра диска. Область фиксирования диска начинается от края центрального отверстия и заканчивается на расстоянии 20,5 мм. Затем следует область калибровки мощности (РСА). За ней расположена программируемая область памяти (РМА), начинающаяся на расстоянии 22,35 мм от центра диска. Сразу за этой областью на расстоянии 23 мм начинается нулевая дорожка. Программная (информационная) область диска начинается на расстоянии 25 мм от центра диска и завершается конечной зоной, расположенной в 58 мм от центра. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм; затем следует буферная зона диска шириной 1,5 мм. Описанные области диска, изображенные в относительном масштабе, представлены на рис. 10.4.
(РСА) (РМА)
Рис. 10.4. Области компакт-диска (в разрезе)
Обычно спиральная дорожка стандартного диска CD-DA или CD-ROM начинается С нулевой дорожки и заканчивается конечной зоной, расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра диска или 1,5 мм от его внешнего края. Длина спиральной дорожки достигает 5,77 км, или 5,39 миль. При использовании накопителя 56х CAV, имеющего постоянную угловую скорость (Constant Angular Velocity — CAV), перемещение данных по отношению к лазеру происходит со скоростью 162,8 миль/ч (262 км/ч). Самое удивительное заключается в том, что, несмотря на довольно высокую скорость перемещения данных, лазерный датчик безошибочно считывает значения бит (переходы впадина/площадка), размеры которых не превышают 0,9 микрона, или 35,4 миллионной доли дюйма!
В табл. 10.1 приведены основные технические характеристики 74- и 80-минутных компакт-дисков. Первоначальный CD-стандарт создавался с учетом 74-минутного компактдиска; 80-минутные версии, разработанные позже, отличаются главным образом более компактным расположением витков дорожки.
Таблица 10.1. Технические параметры CD-ROM
Объявленная длина компакт-диска, мин
Объявленная емкость компакт-диска, MiB
74
650
80
700
Скорость считывания 1х, м/с
L3
1.3
Расстояние между витками, микрон
1.6
1,48
Количество витков в одном миллиметре
625
676
Количество витков в одном дюйме
15875
17162
Общая длина дорожки, м
5 772
6 240
Общая длина дорожки, футов
18 937
20472
Общая длина дорожки, миль
3.59
3.88
Ширина впадины, микрон
0.6
0.6
Глубина впадины, микрон
0,125
0,125
Номинальная длина впадины (минимальная), микрон
0.9
0.9
Номинальная длина впадины (максимальная), микрон
3,31
3,31
Внутренний радиус нулевой дорожки, мм
23
23
Внутренний радиус области данных, мм
25
25
Внешний радиус области данных, мм
58
58
Внешний радиус конечной зоны, мм
58,5
58,5
Ширина области данных, мм
33
33
Общая ширина области дорожки, мм
35,5
35,5
Максимальная частота вращения 1х CLV, об/мин
540
540
Минимальная частота вращения 1х CLV, об/мин
212
212
Количество колец витков дорожки (область данных)
20625
22 297
Количество колец витков дорожки (общее)
22188
23 986
MiB — MehibyU (1048576 байт).
CLV— постоянная линейная скорость (Constant Linear Velocity).
Спиральная дорожка разделена на секторы, частота следования которых при чтении или записи составляет 75 секторов в секунду. Таким образом, на диске, содержащем в обшей сложности 74 мин информации, может находиться максимум 333 000 секторов. Каждый сектор, в свою очередь, разделен на 98 отдельных блоков (ф])еймов) информации. Каждый фрейм содержит 33 байт, из которых 24 байт являются звуковыми данными, 1 байт содержит кодовую служебную информацию, а 8 байт используются для хранения данных, получаемых при коррекции четности/кода ошибок (ЕСС). В табл. 10.2 приведены параметры секторов, блоков и звуковых данных.
Таблица 10.2. Параметры секторов, блоков и звуковых данных CD-ROM
Объявленная длина компакт-диска, мин
74
80
Количество секторов, считываемых за одну секунду
75
75
Количество блоков в секторе
98
9В
Количество секторов
333 000
360 000
Длина сектора, мм
17,33
17,33
Длина байта, мк
5,36
5,36
Длина бита, мк
0,67
0,67
Каждый блок:
байт подкода
1
1
байт данных
24
24
байт контроля четности Q и Р
8
8
Общее количество байтов в блоке
33
33
Звуковые данные:
частота дискретизации звука. Гц
44 100
44 100
количество выборок за один герц (стерео)
2
2
размер выборки, байт
2
2
количество звуковых байтов в секунду
176400
176400
количество секторов в секунду
75
75
Количество звуковых байтов в секторе
2352
2352
Каждый звуковой сектор (98 блоков):
байты контроля четности Q и Р
784
784
байты подкола
98
98
байты звуковых данных .Z
2 352
2 352
Количество байтов в секторе RAW (веко дире ванных)
3 234
3234
Гц — герц (тактов в секунду).
мм — миллиметр (тысячная часть метра).
мк - микрометр, или микрон (миллионная часть метра).
Дискретизация
Во время записи музыкальных компакт-дисков происходит дискретизация данных с частотой 44 100 тактов в секунду (Гц). Каждая выборка (sample) звуковых данных имеет отдельный компонент левого и правого каналов (стерео), причем каждый компонент канала преобразован в 16-разрядное число. Таким образом возможно 65 536 разных значений, которые представляют амплитуду звуковой волны канала в определенный момент.
Частота дискретизации определяет диапазон звуковых частот, которые могут быть представлены в цифровой записи. Чем выше частота дискретизации волны, тем ближе полученный результат к оригиналу. Теорема Найквиста-Котельникова гласит, что для точного восстановления исходного сигнала частота дискретизации должна быть по крайней мере вдвое выше наиболее высокой частоты, существующей а выборке. Это объясняет, почему компании Philips и Sony при создании компакт-дисков выбрали частоту дискретизации, равную именно 44 100 Гц: эта частота позволяет максимально точно воспроизвести звуки частотой до 20 000 Гц, что является верхним пределом слышимости человеческого уха.
Звуковые секторы содержат в себе 98 блоков по 33 байт в каждом, что составляет 3 234 байт. Из них только 2 352 байт фактически являются звуковыми данными. Остальные распределены следующим образом: 98 байт под кодовых (по одному байту на каждый блок) и 784 байт, используемых для контроля четности и коррекции ошибок (ЕСС).
Подкоды
Байты подкода позволяют накопителю находить песни (которые иногда называются звуковыми дорожками (tracks)), расположенные на спиральной дорожке, а также служат для передачи дополнительной информации, относящейся к компакт-диску. В каждом блоке (фрейме) хранится 1 байт подкода, что составляет в общей сложности 98 байт подкода в каждом секторе. Из них два байта используются в качестве маркеров стартового и конечного блоков, а оставшиеся 96 байт применяются для хранения данных подкода. Эти байты, в свою очередь, разделены на восемь 12-байтовых блоков, каждому из которых присваивается буквенное обозначение P-W, Каждый подкодовый канал может содержать около 31,97 Мбайт данных, что составляет примерно 4% от общей емкости музыкального диска. Интересен тот факт, что подкодовые данные равномерно распределены по всему объему диска. Другими словами, подкодовые данные содержатся почти в каждом секторе компакт-диска.
Блоки подкода Р и Q имеются на дисках практически любого типа, а блоки R-W используются только в компакт-дисках формата CD+G или CD TEXT (т.е. графического и текстового типов).
Подкод Р используется для идентификации начала звуковых дорожек компакт-диска. Подкод Q, в свою очередь, содержит множество различных данных, которые определяют ряд условий.
Являются ли данные сектора звуковыми (CD-DA) или информационными (CD-ROM), Это позволяет предотвратить попытки "проигрывания" накопителем дисков данных CD-ROM, что может привести к повреждению акустической системы.
Являются ли звуковые данные двух- или четырехканальными. Последние используются очень редко.
Разрешается ли цифровое копирование. К накопителям CD-R и CD-RW это не относится. Данный параметр использовался в накопителях DAT (Digital Audio Таре) для предотвращения копирования цифровых аудиокассет.
Использовалась ли коррекция искажений при записи музыки. Это методика уменьшения шипения или шума.
Расположение звуковой дорожки (песни) на диске.
Номер звуковой дорожки (песни).
Минуты и секунды, а также номер фрейма от начала звуковой дорожки (песни),
Обратный отсчет в промежутке между звуковыми дорожками (песнями).
Минуты и секунды, а также номер фрейма от начала первой дорожки (песни).
Штриховой код компакт-диска.
Международный стандартный код записи (International Standard Recording Code — ISRC). Этот код является уникальным для каждой звуковой дорожки (песни) компакт-диска.
Подкоды R-W используются в графических дисках формата CD+G для хранения графических и текстовых данных. Это позволяет отображать ограниченный объем графической и текстовой информации во время воспроизведения звуковых файлов. Такие же подкоды используются в дисках CD TEXT для хранения информации, относящейся к диску и звуковым дорожкам, которая применяется в стандартных музыкальных компакт-дисках. Это позволяет воспроизводить стандартные диски на CD-совместимых аудиопроигрывателях. Данные CD TEXT хранятся в виде символов ASCII в каналах R-W, расположенных на нулевой дорожке, а также в программной области компакт-диска. Подкоды, находящиеся на нулевой дорожке диска CD TEXT, содержат текстовую информацию о содержании диска, например название музыкального альбома, названия песен и имена исполнителей. Подкоды, включенные в программную область диска, в свою очередь, содержат текстовую информацию, относящуюся к воспроизводимой в данный момент звуковой дорожке (песне). Сюда входит название дорожки, имена авторов, исполнителей и т.п. Данные CD TEXT повторяются на каждой дорожке, что позволяет сократить время задержки при поиске данных.
Совместимые с CD TEXT проигрыватели обычно включают в себя текстовый дисплей, предназначенный для отображения дополнительной информации. Существует множество различных дисплеев, начиная от одно- или двухстрочного 20-символьного дисплея, который используется во многих современных автомобильных радио- или CD-плейерах системы RBDS (Radio Broadcast Data System), и заканчивая дисплеями, содержащими до 21 строки 40-цветных, алфавитно-цифровых или графических символов и предназначенными для домашних или компьютерных проигрывателей. В спецификации также учитывается дальнейшее развитие стандарта CD TEXT, например вывод изображений формата JPEG. Для просмотра текста в дисплеях может использоваться шггерактивное меню.
Обработка ошибок
При разработке стандарта компакт-дисков Red Book основное внимание было уделено обработке ошибок. Для уменьшения влияния возможных ошибок в компакт-дисках используются методы контроля четности и чередования, получившие название перемежающего кода Рида-Соломона (CIRC). Эта технология работает на уровне блоков (фреймов). При сохранении информации 24 байт данных каждого блока сначала обрабатываются шифратором Рида- Соломона, создающим 4-байтовый код контроля четности (так называемый Q-контроль), который добавляется к исходным 24 байтам данных. Полученные в результате этой операции 28 байт передаются второму шифратору, использующему другую схему, который, в свою оче-
редь, создает дополнительный 4-байтовый код контроля четности (P-контроль). Этот код добавляется к 28 байтам, полученным в предыдущем кодировании, что составляет 32 байта (24 исходных байта данных плюс байты Q- и Р-контроля четности). Затем вводится дополнительный подкодовый байт данных (информация о дорожке), в результате чего получается 33 байта для каждого блока. Обратите внимание, что байты Р- и Q-контроля четности не имеют никакого отношения к ранее упомянутым подкодам Р и Q.
Для того чтобы минимизировать влияние царапин или физических дефектов, которые могут привести к повреждению смежных блоков, непосредственно перед записью блоков проводится несколько операций чередования. С помощью линий задержки осуществляется перекрестное чередование 109 блоков, т.е. эти блоки располагаются в различных фреймах и секторах. Такой подход снижает вероятность воздействия царапин и дефектов на смежные данные, так как запись данных осуществляется, по сути, непоследовательно.
Схема CIRC, используемая в музыкальных компакт-дисках и дисках данных CD-ROM, позволяет исправлять ошибки длиной до 3 874 бит, что составляет 2,6 мм длины дорожки. Кроме того, использование метода интерполяции дает возможность исправлять ошибки длиной до 13 282 бит (или 8,9 мм длины дорожки). Интерполяция представляет собой процесс приблизительного вычисления или усреднения данных, позволяющий восстановить отсутствующие данные. Этот метод, конечно, не годится для компьютерных дисков CD-ROM, поэтому он применяется только в музыкальных компакт-дисках. Стандарт компакт-дисков Red Book определяет частоту блоков с ошибками (.Block Error Rate — BLER) как отношение количества блоков с какими-либо ошибками (98 блоков в каждом секторе) ко времени их считывания, выраженному в секундах. Необходимо, чтобы полученное значение не превышало 220. Если это условие соблюдается, то компакт-диск, содержащий до 3% блоков с ошибками, все еще будет работоспособен.
Наличие дополнительного уровня обнаружения ошибок и схемы коррекции является характерной чертой музыкальных проигрывателей компакт-дисков и накопителей CD-ROM. Музыкальные проигрыватели преобразуют цифровые данные, хранящиеся на компакт-диске, в аналоговые сигналы, обрабатываемые стереофоническим усилителем. При использовании этой схемы некоторая неточность воспроизведения данных вполне допустима, так как человеческое ухо просто не в состоянии это услышать. В свою очередь, накопители CD-ROM не могут допустить какую-либо ошибку, так как каждый бит данных должен считываться предельно точно. Поэтому компакт-диски CD-ROM, наряду с основными данными, содержат большой объем дополнительной информации ЕСС. Код коррекции ошибок (ЕСС) позволяет выявлять и исправлять большинство мелких ошибок, повышая тем самым надежность и точность обработки данных до уровня, приемлемого для хранения данных.
При воспроизведении музыкального компакт-диска отсутствующие данные mofjt быть интерполированы, т.е. существует определенный шаблон данных, позволяющий “угадать” отсутствующие значения. Например, если три значения данных музыкального компакт-диска выражены серией последовательных чисел 10,13 и 20, а среднее значение из-за повреждения или загрязнения поверхности диска пропущено, то его можно с достаточной степенью точности определить как 15, т.е. среднее арифметическое чисел 10 и 20. Хотя значение восстановлено неточно, слушатель может не заметить этой погрешности при воспроизведении звуковой записи. Если же аналогичные значения будут на компакт-диске CD-ROM в выполняемой программе, то определить правильное значение средней выборки не удастся. Метод интерполяции здесь не работает, так как команды или данные выполняемой программы должны быть безошибочны; в противном случае произойдет повреждение программы или неверное считывание данных, необходимых для выполнения вычислений. Использовать ранее описанный метод при считывании выполняемой программы с диска CD-ROM практически невозможно.
Диск CD-ROM, наряду с основными данными, содержит дополнительную информацию, введенную в каждый сектор и применяемую для выявления и исправления ошибок, а также для более точного определения секторов данных. Для этого из 2 352 байт каждого сектора,
используемых первоначально для хранения звуковых данных, 304 байта применяются для синхронизации (синхронизирующие биты), идентификации (биты идентификации), кода коррекции ошибок (ЕСС), обнаружения и исправления ошибок (EDC). Фактически в каждом секторе остается 2 048 байт пользовательских данных. За одну секунду считывается 75 секторов, поэтому базовая скорость считывания данных с компакт-дисков CD-ROM достигает 2 048 х 75 “ 153 600 байт/с, что составляет 153,6 Кбайт/с, или 150 KiB/c.
Замечание
Некоторые схемы защиты от копирования, используемые в музыкальных компакт-дисках, смешиваются со звуковыми данными и перемежающимся кодом Рида-Соломона (Cross-Interleaved Reed-Solomon Code — CIRC) таким образом, что данные, записанные на оригинальном диске, воспроизводятся корректно, а проигрывание копий звуковых файлов или всего диска сопровождается шумом и различными помехами. Более подробно о защите от копирования звуковых компакт-дисков и дисков данных, а также о том, где можно найти программное обеспечение, позволяющее обойти эту защиту, речь идет далее в главе.
Емкость компакт-диска
Максимальный объем данных, содержащихся на стандартном компакт-диске, считывается в течение 74 мин, причем за каждую секунду обрабатывается 75 блоков по 2 048 байт в каждом. Это позволяет вычислить абсолютную максимальную емкость диска CD-ROM, которая составляет 681 984 000 байт— 682 Мбайт, или 650 MiB (mebibyte). Структура и расположение секторов CD-ROM, используемых для хранения данных, приведены в табл. 10.3.
Таблица 10.3. Емкость и параметры секторов CD-ROM
Сектор данных (формат Mode 1)
74-минутный
80-минутный
Байты контроля четности О и Р
784
784
Байты подхода
98
98
Байты синхронизации
12
12
Байты заголовка
8
8
Байты ECC/EDC
284
284
Байты данных
2 084
2 084
Количество байтов в секторе RAW(нeкoдиpoвaнныx)
3234
3234
Фактическая емкость диска данных CD-ROM:
байт
681984000
737 280 000
KiB
666 000
720 000
Кбайт
681 984
737 280
MiB
650.39
703.13
Мбайт
681,98
737,28
Кбайт — килобайт (1 000 байт).
ЕСС — Error Correction Code (код коррекции ошибок).
MiB — Mebibyte (1048 576 байт ).
Мбайт — мегабайт (10ОО ООО байт).
KiB — Kibibyte (/ 024 байт).
EDC — Error Detection Code (ход обнаружения ошибок).
Информация таблицы составлена в соответствии с условием, что данные сохранены в формате Mode 1, который используется фактически во всех дисках данных.
Итак, из 3 234 байт, существующих в каждом секторе, только 2 048 байт фактически являются пользовательскими данными диска CD-ROM. Большая часть из оставшихся 1 186 байт используется при обнаружении и исправлении ошибок, что гарантирует безотказную работу системы.
Кодирование данных на диске
Теперь разберемся с завершающей частью процесса записи данных на компакт-диск. После того как все 98 блоков скомпонованы в один сектор (звуковой или сектор данных), начинается заключительный процесс кодирования информации, получивший название EFM -модуляции (Eight-to-Fourteen Modulation). EFM-модуляция представляет собой процесс преобразования каждого байта (8 бит) в 14-разрядное значение. Эти 14-разрядные коды преобразования разработаны таким образом, что не могут содержать менее двух и более 10 смежных битов, имеющих нулевое значение (0). Такая форма кодирования с ограничением длины поля записи (Run Length Limited — RLL) получила название RLL 2,10 (и общем виде RLL ху, где х — минимальное, а у — максимальное значение поля пулевых битов). Данная схема позволяет избежать появления длинных строк нулевых битов (нулей), которые могут быть считаны неправильно, а также ограничить минимальную и максимальную частоты переходов, существующих на носителе записи. С учетом того, что единичные биты (1) в записи должны быть отделены друг от друга не менее чем двумя и не более чем 10 нулями (нулевыми битами), минимальным расстоянием между единицами являются три временных интервала (обозначаемые обычно как ЗТ), а максимальным — 11 временных интервалов (ИТ).
Некоторые коды EFM начинаются и заканчиваются единицей (1) или более чем пятью нулями (0), поэтому после каждого 14-разрядного значения EFM, записанного на диске, добавлены три дополнительных бита, называемые обьедштюгцими битами (merge bits). Обычно объединяющие биты являются нулями (0), ио могут в случае необходимости содержать и единицы (1), используемые для разбивки длинной строки смежных нулей (0), образованной соседними 14-разрядными значениями EFM. В дополнение к образованному 17-разрядному значению (EFM плюс объединяющие биты) к началу каждого блока добавляется 24-разрядное число синхронизации (плюс еще три объединяющих бита). В обшей сложности в каждом блоке диска содержится 588 бит (73,5 байт). С учетом того, что в каждом секторе расположено 98 блоков, получаем, что в каждом секторе содержится 7 203 байт. Таким образом, 74-минутный диск содержит примерно 2,4 Гбайт фактически записываемых данных. После декодирования, удаления кодов коррекции ошибок и другой информации остается примерно 682 Мбайт (650 Mi В) действительно используемого объема диска.
Основные параметры EFM-кодированных блоков и секгоров приведены в табл. 10.4.
Таблица 10.4. Выкладки EFM-кодированных данных
EFM-кодированные блоки
74-минутный
ВО-минутный
Биты синхронизации
34
14
Биты подхода
14
14
Биты данных
336
336
Биты контроля четности Q и Р
112
112
Объединяющие биты
102
102
Количество EFM-битов в блоке
588
588
EFM-кодированные секторы:
количество EFM-битов в секторе
57624
57 624
количество EFM-байтов в секторе
7203
7 203
Общее количество данных EFM надиске. Мбайт
2 399
5 593
Чтобы лучше во всем этом разобраться, обратите внимание на табл. 10.5, в которой приведены способы представления данных после их записи на компакт-диск. В качестве примера взяты символы "N" и “О".
Таблица 10.5. Способы представления данных при записи на компакт-диск
СимволСимволNNОО
Символ
Символ
N
N
О
О
Десятичный код ASCIIШестнадцатеричный код ASCIIДвоичный код ASCIIКод EFMДесятичный код ASCIIШестнадцатеричный код ASCIIДвоичный код ASCIIКод EFM78794Е4F0100111001001111000100010001000010000100010078794Е4F01001110010011110001000100010000100001000100На рис. 10.5 представлены эти символы после записи на компакт-диск.На рис. 10.5 представлены эти символы после записи на компакт-диск.
Десятичный код ASCII
Шестнадцатеричный код ASCII
Двоичный код ASCII
Код EFM
Десятичный код ASCII
Шестнадцатеричный код ASCII
Двоичный код ASCII
Код EFM
7879
4Е4F
0100111001001111
0001000100010000100001000100
7879
4Е4F
0100111001001111
0001000100010000100001000100
На рис. 10.5 представлены эти символы после записи на компакт-диск.
На рис. 10.5 представлены эти символы после записи на компакт-диск.
NОбъединяющие0битаNОбъединяющие0битаРис. 10.5. EFM-кодирование данных на компакт-дискеРис. 10.5. EFM-кодирование данных на компакт-диске
NОбъединяющие0
бита
NОбъединяющие0
бита
Рис. 10.5. EFM-кодирование данных на компакт-диске
Рис. 10.5. EFM-кодирование данных на компакт-диске
Границы впадин преобразуются в двоичные биты, значение которых представлено единицей (1). Первичный 8-разрядный код каждого символа преобразован в 14-разрядный, и каждый 14-разрядный код EFM отделен от последующего тремя объединяющими битами (в этом примере все нули). Длины впадин, показанных на рис. 10.5, равны соответственно 4Т (четыре перехода), 8Т и 4Т. Строка нулей (0) и единиц (1) в верхней части рисунка указывает на то, как будет выполняться чтение данных. При этом обратите внимание, что единица (1) считывается при переходе ападина/плошадка. Следует заметить, что приведенный рисунок выполнен в относительном масштабе, т.е. длина и ширина впадин пропорциональны друг другу. Если на поверхность компакт-диска посмотреть через микроскоп, то слово “NO", записанное на диске, будет выглядеть примерно так, как на рис, 10.5.
Накопители DVD
Цифровой универсальный диск (Digital Versatile Disc — DVD) представляет собой компакт-диск высокой емкости. Фактически каждый накопитель DVD-ROM является дисководом CD-ROM, т.е. накопители этого типа могут читать как обычные компакт-диски, так и DVD. Цифровые универсальные диски используют ту же оптическую технологию, что и компакт-диски, и отличаются только более высокой плотностью записи. Стандарт DVD значительно увеличивает объем памяти и, следовательно, объем приложений, записываемых на компакт-дисках. Диски CD-ROM могут содержать максимум 737 Мбайт данных (80-минутный диск), что на первый взгляд кажется довольно неплохим показателем. К сожалению, этого уже недостаточно для многих современных приложений, особенно при активном использовании видео. DVD, в свою очередь, могут содержать до 4,7 Гбайт (однослойный диск) или 8,5 Гбайт (двухслойный диск) данных на каждой стороне, что примерно в 11,5 раза больше по сравнению со стандартными компакт-дисками. Емкость двухсторонних DVD, конечно, в два раза выше односторонних. Однако в настоящее время для считывания данных со второй стороны приходится переворачивать диск.
В соответствии с оригинальным стандартом, DVD является односторонним однослойным диском и содержит 4,7 Гбайт информации. Новый диск имеет такой же диаметр, как современные компакт-диски, однако он в два раза тоньше (0,6 мм). Применяя сжатие MPEG-2, на новом диске можно разместить 135 минут видео — полнометражный фильм с тремя каналами качественного звука и четырьмя каналами субтитров. Значение емкости диска не случайно: стандарт создавался в ответ на требования представителей киноиндустрии, давно искавших недорогую и надежную замену видеокассетам.
Замечание
Необходимо понимать разницу между DVD-Video и DVD-ROM. Первый содержит только видео и воспроизводится в проигрывателе DVD, а второй включает различные типы денных и считывается с помощью накопителя DVD в компьютере. Эти два типа дисков можно сравнить со звуковым компакт-диском и CD-ROM. Накопители DVD способны проигрывать кинофильмы DVD-Video (с помощью аппаратного или программного кодировщика MPEG-2), однако проигрыватели DVD-Video нельзя использовать для доступа к данным DVD-ROM.
Предполагается, что цифровые универсальные диски придут на смену компакт-дискам и видеокассетам. DVD, приобретенные или взятые напрокат, выполняют те же функции, что и лента видеомагнитофона, но обеспечивают более высокое качество звука и изображения. Как и компакт-диски, которые предназначались в первую очередь для музыкальных записей, DVD могут использоваться для самых разных целей, в том числе и для хранения компьютерных данных.
История DVD
Стандарт DVD создавался несколько странно. В течение 1995 года два конкурирующих стандарта CD-ROM большой емкости начали борьбу за рынок будущего. Стандарт Multimedia CD был представлен компаниями Sony и Philips Electronics, а конкурирующий стандарт Super Density (SD) — компаниями Toshiba, Time Warner и некоторыми другими. Если бы оба стандарта вышли на рынок в первозданном виде, то потребители, а также производители программного обеспечения оказались бы в затруднительном положении: какой из них выбрать?
Чтобы избежать этого, несколько организаций, включая Hollywood Video Disc Advisory Group и Computer Industry Technical Working Group, объединились и потребовали создать один стандарт, отказавшись поддерживать оба с ганда рта-конкурента. Это побудило группы разработчиков в сентябре 1995 года создать единый стандарт CD-ROM большой емкости. Новый стандарт был назван DVD и совмещал элементы своих предшественников, т.е. представлял собой унифицированный стандарт как для компьютерных технологий, так и для индустрии развлечений. Вначале DVD расшифровывали как цифровой видеодиск (Digital Video Disc), но позднее переименовали в цифровой универсальный диск (Digital Versatile Disc).
В конце 1996 года, после принятия соглашения о защите от нелегального копирования, были опубликованы стандарты DVD-ROM и DVD-Video. На выставке бытовой электроники в Лас-Вегасе, которая состоялась в январе 1997 года, посетители увидели проигрыватели, накопители и диски DVD, поступившие в широкую продажу уже в марте. Стоимость первых проигрывателей DVD достигала 1000 долларов. Сначала в формате DVD было выпущено только 36 кинофильмов, диски с которыми продавались в семи крупных городах США (Чикаго, Далласе, Лос-Анджелесе, Нью-Йорке, Сан-Франциско, Сиэтле и Вашинггоне). Широкая продажа дисков началась уже в августе 1997 года. Довольно неважное начало, связанное с проблемой защиты от копирования, сменилось ошеломляющим успехом DVD. Популярность этих дисков выросла еще больше после того, как в 2001 году был принят формат +RW, превративший цифровой универсальный диск "только для чтения" в полностью перезаписываемый носитель.
В настоящее время разработку и распространение стандартов DVD контролирует организация DVD Forum. В нее входят следующие компании: Hitachi, Ltd.; Matsushita Electric Industrial, Co., Ltd.; Mitsubishi Electric Corporation; Victor Company of Japan, Limited; Pioneer Corporation; Sony Corporation; Toshiba Corporation; Philips Electronics N.V.; Thomson Multimedia; Time Warner Inc. и др. Дополнительную информацию о DVD Forum можно найти по адресу: http: //www. dvdforum. огд. Компании, входящие в DVD Forum, не смогли прийти к соглашению по универсальному формату перезаписываемых дисков, и потому члены этой организации, отвечающие за CD- и DVD-технологии (компании Philips, Sony и др.) в июне 2000 года отделились, сформировав комитет DVD+RW Alliance. Web-узел этой организации
находится по адресу; http://www.dvdrw.org. Впоследствии эти компании представили формат DVD+RW, который является более гибким и обратно совместимым перезаписываемым г)юрматом DVD. Формат DVD+RW позволяет заменить не только домашний видеомагнитофон, но также дисководы CD-RW и накопители на гибких дисках в персональном компьютере.
Технология DVD
Технология цифровых универсальных дисков (DVD) очень похожа на технологию компакт-дисков. В обеих технологиях используются штампованные поликарбонатные диски одного и того же размера (наружный диаметр 120 мм, диаметр центрального отверстия 15 мм, толщина 1,2 мм) со спиральными дорожками, состоящими из впадин и площадок. DVD, в отличие от обычных компакт-дисков, могут иметь два слоя записи на каждой стороне и быть одно- или двухсторонними. Каждый слой диска штампуется отдельно, после чего они объединяются, образуя в итоге диск толщиной 1,2 мм. Технологический процесс изготовления дисков практически не отличается, помимо того что слои и стороны DVD штампуются из отдельных пол и карбонатных заготовок, которые затем соединяются друг с другом, формируя законченный диск. Основным различием стандартных компакт-дисков и DVD является более высокая плотность записи данных, которые считываются лазером с более короткой длиной волны. Как уже отмечалось, компакт-диски являются односторонними и имеют только один слой записи. В отличие от них, DVD могут быть двухсторонними и иметь два слоя записи на каждой стороне.
По аналогии с компакт-дисками каждый слой DVD содержит одну физическую дорожку, которая начинается на внутренней части диска и доходит по спирали к внешней части. Цифровой универсальный диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Спиральные дорожки, как и на компакт-дисках, образованы впадинами (штрихами) и площадками (плоскими участками). Каждый записанный слой покрывается гонкой металлической пленкой, отражающей лазерный луч. Благодаря тому что внешний слой имеет более тонкое покрытие, луч проходит через него и считывает данные, которые записаны на внутреннем слое. Этикетка обычно располагается на верхней части одностороннего диска; на двухстороннем диске для этого отводится узкая кольцевая поверхность в центральной части.
Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча маломощного лазера, отраженного от металлического слоя диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный рецептор улавливает уже отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается.
Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,105 микрона, а ширина — 0,4 микрона. Минимальная длина впадин или площадок составляет примерно 0,4 микрона, максимальная — 1,9 микрона (на однослойных дисках).
Для увеличения емкости DVD можно изменять такие параметры:
■ уменьшать длину штриха (~2,25х, от 0,9 до 0,4 микрона);
■ уменьшать расстояние между дорожками (-2,16х, от 1,6 до 0,74 микрона);
■ увел ичи вать область данных (-1,02х, от 8,605 до 8,759 мм!);
■ обеспечивать более эффектавную моду л яци ю (-1,0 6х);
• повышать эффективность кода коррекции ошибок (~1,32х);
уменьшать секторы ( -1,06х, от 2 048/2 352 до 2 048/2 064 байт).
На рис. 10.6 сравниваются диски CR-ROM и DVD.
OVDCO
Рис. 10.6. Размеры штрихов диска DVD уменьшены по сравнению с обычными CD-R и CD-RW
В накопителе DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволяет считывать более короткие штрихи. Для удвоения размера в накопителе DVD можно использовать две стороны диска и, кроме того, записывать данные на два отдельных слоя каждой из сторон.
Дорожки и секторы DVD
Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную до[южку (в каждом слое) с расстоянием 0,74 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 1 351 виток на миллиметр, или 34 324 витка на дюйм. В целом это составляет 49 324 витка, а общая длина дорожки достигает 11,8 км (или 7,35 мили). Дорожка разбита на секторы, каждый из которых содержит 2 048 байт данных. Диск разделен на четыре основные области.
Область фиксирования (посадки) диска. Представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Эта область не содержит какой-либо информации или данных.
Начальная область. Включает в себя буферные зоны, код ссылки, а также зону служебных данных, содержащую информацию о диске. Зона служебных данных состоит из 16 секторов, продублированных 192 раза, что составляет в целом 3 072 сектора данных. В этих секторах расположены данные о диске, в частности указана категория диска и номер версии, размер и структура диска, максимальная скорость передачи данных, плотность записи и распределение зоны данных. В целом начальная область занимает до 196 607 (2FFFFH) секторов диска. Базовая структура всех секторов DVD, в отличие от компакт-дисков, одинакова. Секторы буферной зоны начальной области содержат только символы ООН (шестнадцатеричные нули).
Область данных. Содержит видео-, аудио- или данные другого типа и начинается с сектора под номером 196 608 (30000Н). В общей сложности область данных однослойного одностороннего диска может содержать до 2 292 897 секторов.
Конечная (или средняя) зона. Отмечает завершение области данных. Секторы конечной зоны содержат только значения ООН. В том случае, если диск имеет два слоя записи и записан в режиме обратного считывания (Opposite Track Path — ОРТ), где второй слой начинается с внешней стороны диска и считывается в противоположном по отношению к первому слою направлении, эта зона называется средней.
Центральное отверстие DVD имеет диаметр 15 мм, т.е. его края расположены на радиусе 7,5 мм от центра диска. Область фиксирования диска (Hub Clump Area — НСА) начинается от края центрального отверстия и заканчивается на расстоянии 16,5 мм от центра диска. Начальная (или нулевая) область начинается в 22 мм от центра диска. Область данных начинается на радиусе 24 мм и завершается конечной (или средней) областью, расположенной на расстоянии 58 мм от центра диска. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм от его центра; затем следует буфер пая зона шириной 1.5 мм. Описанные области DVD в относительном масштабе представлены на рис. 10.7.
Рис. 10.7. Области диска DVD (в разрезе)
Как правило, спиральная дорожка стандартного DVD начинается с нулевой области и заканчивается конечной (средней) зоной, расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра диска или 1,5мм от его внешнего края. Длина одной спиральной дорожки достигает 11,84 км (или 7,35 мили). Интересно то, что при считывании внешней части дорожки посредством накопителя 2Ox CAV, имеющего постоянную угловую скорость (Constant Angular Velocity — С AV), перемещение данных по отношению к лазеру происходит со скоростью 156 миль/ч (251 км/ч). Несмотря на столь высокую скорость перемещения данных, лазерный датчик безошибочно считывает значения битов (переходы впадина/площадка), размеры которых не превышают 0,4 микрона, или 15,75 миллионной доли дюйма!
Существуют однослойные и двухслойные, а также односторонние и двухсторонние версии DVD. Двухсторонние диски, в сущности, представляют собой два односторонних диска, склеенных тыльными сторонами друг с другом. Между двух- и однослойными версиями имеется более существенное различие. Длина впадин (штрихов) двухслойных дисков немного больше, что приводит к незначительному уменьшению емкости диска. В табл. 10.6 приведены основные параметры одно- и двухслойных дисков DVD.
Таблица 10.6. Технические параметры DVD
Тип цифрового универсального диска (DVD)
Однослойный
Двухслойный
Скорость считывания 1х, м/с
3,49
3.49
Длина волны лазера, нм
650
650
Коэффициент преломления носители
1,55
1,55
Расстояние между витками, микрон
0,74
0.74
Количество витков на миллиметр
1351
1 351
Количество витков на дюйм
34 324
34324
Общая длина дорожки, м
11 836
11836
Общая длина дорожки, футов
за 832
38 832
Общая длина дорожки, миль
7,35
7,35
Средняя длина одного бита, нм
133,3
146,7
Средняя длина одного байта, микрон
1,07
1.17
Средняя длина сектора, мм
5,16
5.6В
Ширина впадины, микрон
0,40
0.40
Глубина впадины, микрон
0,105
0,105
Номинальная длина впадины (минимальная), микрон
0,40
0.44
Номинальная длина впадины (максимальная), микрон
1.87
2,05
Окончание тебя. <0.6
Тип цифрового универсального диска (DVD)
Однослойный
Двухслойный
Внутренний радиус начальной области, мм
22
22
Внутренний радиус области данных, мм
24
24
Внешний радиус области данных, мм
58
58
Внешний радиус конечной зоны, мм1
58,5
58,5
Ширина области данных, мм
34
34
Общая ширина области дорожки, мм
36,5
36,5
Максимальная частота вращения 1xCLV. об/мин
1 515
1667
Минимальная частота вращения 1х CLV, об/мин
570
570
Количество колец витков дорожки (область данных)
45946
45 946
Количество колец витков дорожки (общее)
49324
49324
Количество секторов области данных
2 292 897
2 083 909
Количество секторов, считываемых в секунду
676
676
Средняя скорость передачи данных, Мбит/с
26,15625
26,15625
Среднее количество битов в секторе
38 688
38 688
Среднее количество байтов в секторе
4836
4 836
Скорость передачи данных интерфейса, Мбит/с
11,08
11,08
Количество информационных битов интерфейса в секторе
16 384
16384
Количество информационных байтов интерфейса а секторе
2048
2048
Время воспроизведения каждого слоя, мин
56,52
51,37
Время воспроизведения каждой стороны, мин
56.52
102.74
Протяженность видеоформата MPEG-2 в каждом слое, мин
133
121
Протяженность видеоформата MPEG-2 на каждой стороне, мин
133
242
CLV — Constant Linear Velocity (постоянная линейная скорость). CAV — Constant Angular Velocity (постоянная угловая скорость).
Как видите, спиральная дорожка разделена на секторы, частота следования которых при чтении или записи составляет 676 секторов в секунду. Каждый сектор содержит 2 048 байт данных.
Секторы организованы в кадры данных, содержащие 2 064 байт, из которых 2 048 байт являются общими данными, 4 байта содержат идентификационную информацию, 2 байта — код обнаружения ошибок ID (IED), 6 байт — данные относительно авторского права на носитель, а 4 байта представляют собой код обнаружения ошибок (EDC) для кадра данных.
Кадры данных, содержащие код коррекции ошибок, преобразуются в кадры ЕСС. Каждый кадр ЕСС содержит 2 064-байтовый кадр данных, а также 182 байта верхнего (РО) и 120 байт нижнего контроля четности (PI), что составляет в целом 2 366 байт для каждого кадра ЕСС.
И наконец, кадры ЕСС преобразуются отдельными группами размером 91 байт в физические секторы диска. Для этого используется метод модуляции 8/16, при котором каждый байт (8 бит) конвертируется в специальное 16-разрядное значение, выбранное из таблицы. Эти 16-разрядпые значения разработаны таким образом, что не могут содержать менее 2 и более 10 смежных бит, имеющих нулевое значение (0). Такая форма кодирования с ограничением длины поля записи (Run Length Limited — RLL) получила название схемы RLL2.10. По завершении преобразования к каждому кадру добавляется 320 бит (40 байт) данных синхронизации. Таким образом, после преобразования кадра ЕСС в физический сектор общее количество байтов в секторе достигает 4 836.
Структура секторов, кадров и звуковых данных приведена в табл. 10.7.
Таблица 10.7. Структура кадров данных, кадров ЕСС и физических секторов DVD
Кадр данных диска DVD:
байты идентификационны* данных (ID)
4
байты кода обнаружения ошибок ID (1ED)
2
байты данных по авторским правам (CI)
6
байты данных
2048
код обнаружения ошибок (EDC)
4
Общий объем кадра данных, байт
2 064
Кадр ЕСС диска DVD:
общий объем кадра данных, байт
2 064
байты верхнего контроля четности (РО)
182
байты нижнего контроля четности (Р|)
120
Общий объем кадра ЕСС, байт
2366
Физический сектор диска DVD:
кадр ЕСС, байт
2366
биты модуляции 8/16
37856
биты синхронизации
832
Общее количество кодированных битое а секторе
38 688
Общее количество кодированных байтов в секторе
4836
Исходное количество битов данных в секторе
16 384
Исходное количество байтов данных в секторе
2 048
Отношение общего объема данных к исходному
2,36
В цифровых универсальных дисках, в отличие от стандартных компакт-дисков, подкоды не используются. Вместо этого каждый кадр данных содержит идентификационные байты (ID), используемые для хранения номера сектора и другой информации, относящейся к сектору.
Обработка ошибок
Цифровые универсальные диски отличаются от обычных компакт-дисков более совершенными кодами коррекции ошибок. Как уже отмечалось, компакт-диски имеют различные уровни коррекции ошибок, которые зависят в первую очередь от характера записанных данных (аудио-, видео- или информационные данные). DVD, в свою очередь, обрабатывают всю информацию одинаково, применяя полный цикл коррекции ошибок ко всем секторам.
В DVD обработка ошибок происходит главным образом в кадрах ЕСС. Для выявления и исправления ошибок в кадры данных были введены биты верхнего (столбец) и нижнего (строка) контроля четности. Несмотря на кажущуюся простоту такого решения, оно достаточно эффективно. Информация, находящаяся в кадрах данных, вначале разбивается на 192 строки по 172 байт в каждой. После этого с помощью полиномиального уравнения высчитываются 10 байт контроля четности PI, которые добавляются к каждой строке, увеличивая тем самым их длину до 183 байт. С помощью второго полиномиального уравнения вычисляются 16 байт контроля четности РО, которые, в свою очередь, добавляются к каждому столбцу. Таким образом, при добавлении байтов контроля четности PI и РО объем кадров ЕСС, содержавших вначале 192 строки по 172 байт в каждой, увеличивается до 208 строк по 182 байт.
Для того чтобы объяснить функцию байтов верхнего (РО) и нижнего (PI) контроля четности, воспользуемся следующим примером. Рассмотрим два байта, в которых записаны символы "N" и “О" (N - 01001110, О - 01001111). Чтобы ввести код коррекции ошибок, указанные байты организованы в строки, как показано ниже.
Биты данных 12 3 4 5 6 7 8
Байт 1010 01110
Байт 2010 01111
Теперь с помощью функции проверки на нечетность к каждой строке добавляется 1 бит Р1. Это значит, что нужно подсчитать количество единичных битов, а затем прибавить бит, имеющий соответствующее значение..Количество единиц в первой строке равно 4, следовательно, для получения нечетной суммы значение бига контроля четности должно быть равно 1. Сумма битов второй строки является нечетными числом, поэтому значение бита контроля четности должно быть равно 0. Посмотрим, что получается в результате.
Биты данных]
12345678|PI
Байт 101001110|1
Байт2010О1111|О
Значения битов контроля четности для каждого столбца вычисляются точно так же, после чего добавляются к столбцу. Другими словами, значение бита должно быть таким, чтобы сумма единиц каждого столбца была нечетным числом.
Биты данных
12 3 4 5 6 7 8] Р1
Байт 10 10 0 1110|1
Байт20 10 0 1111)0■
РО 1111111 0 |1
Теперь код завершен и дополнительные биты сохранены вместе с данными. Таким образом, к 2 байтам данных добавлены еще 11 бит, предназначенные для коррекции ошибок. Во время считывания данных происходит повторное вычисление битов коррекции ошибок и проверка соответствия условиям нечетности. Теперь в качестве примера изменим значение одного из битов данных (тем самым допустим, что произошла ошибка считывания) н повторим вычисление битов коррекции ошибок.
Биты данных|
1 2 3 4 5 67 8]Р1
Байт 1010 01010|О
Байт 201001111]О
РО11111010|1
Как видите, изменились значения битов PI и РО, вычисленные после считывания данных. В частности, это относится к значениям бита PI в строке 1 и бита РО в столбце 6. Это дает возможность точно определить строку и столбец, где была совершена ошибка. В данном случае это байт 1 (строка 1), бит 6 (столбец 6). Теперь известно, что этот бит был по ошибке прочитан как 0, поэтому его необходимо изменить на 1. Перед тем как передать данные в систему, схема коррекции ошибки исправляет ошибочное значение. Таким образом, код коррекции
ошибок благодаря некоторым дополнительным данным, введенным в каждую строку и столбец, может прямо "на лету’’ выявлять и исправлять ошибки.
Помимо организации кадров ЕСС, в DVD также проводится шифрование данных с помощью технологии сдвига разрядов и чередования частей кадров ЕСС во время их записи на диск. Эти схемы предназначены для непоследовательного сохранения данных на дисках, что позволяет избежать их повреждения при загрязнении или появлении царапин.
Емкость DVD (слои и стороны)
В настоящее время существует четыре основных типа DVD, которые классифицируются по количеству сторон (одно- или двухсторонние) и слоев (одно- и двухслойные).
DVD-5 — односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гбайт. Состоит из двух соединенных друг с другом подложек. Одна из них содержит записанный слой, который называется нулевым, вторая совершенно пуста. На однослойных дисках обычно используется алюминиевое покрытие.
DVD-9 — односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных таким образом, что оба записанных слоя находятся с одной стороны диска; с другой стороны располагается пустая подложка. Внешний (нулевой) штампованный слой покрыт полупрозрачной золотой пленкой, которая отражает лазерный луч, сфокусированный на данном слое, и пропускает луч, который сфокусирован на нижнем слое. Для считывав ня обоих слоев используется один лазер с изменяемой фокусировкой.
DVD-10— двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных друг с другом тыльными сторонами. Записанный слой (кулевой слой на каждой стороне) обычно имеет алюминиевое покрытие. Обратите внимание, что диски этого типа являются двухсторонними; считывающий лазер находится в нижней части накопителя, поэтому для чтения второй стороны диск необходимо извлечь и перевернуть.
DVD-18— двухсторонний двухслойный диск емкостью 17,1 Гбайт. Объединяет в себе два слоя записи на каждой стороне. Стороны диска, каждая из которых формируется двумя штампованными слоями, соединяются друг с другом тыльными частями. Внешние слои (слой 0 на каждой стороне диска) покрыты полупрозрачной золотой пленкой, внутренние слон (слой 1 на каждой стороне) имеют алюминиевое покрытие. Отражательная способность однослойного диска составляет 45-85%, двухслойного — 18-30%. Различные отражающие свойства компенсируются схемой автоматической регулировки усиления (АРУ).
Конструкция DVD различных типов показана на рис. 10.8.
Хотя на рис. 10.8 изображены два лазера, считывающие данные нижней части двухслойных дисков, фактически используется только один. Для чтения данных, расположенных на разных слоях, изменяется только фокусировка лазера.
Существует два способа записи слоев двухслойных дисков: противоположное (ОТР) и параллельное (РТР) направление дорожек. Метод ОТР позволяет минимизировать время, затрачиваемое на чтение диска, при переходе с одного слоя на другой. При достижении внутренней части диска (конца слоя 0) лазерный датчик остается практически в том же положении и лишь немного перемещается для фокусировки на слое 1. Конечная область диска при его записи в режиме ОТР называется средней зоной.
Запись (и чтение) спиральных дорожек DVD, записанных в режиме РТР, происходит по- другому. При переходе от слоя 0 к слою 1 лазерный датчик должен переместиться с наружной части диска (т.е. с конца первого слоя) на его внутреннюю часть (на начало второго слоя). Кроме того, необходимо изменить фокусировку лазера. Для ускорения перехода практически вес DVD записываются в режиме ОТР.
Отличается и направление спиральных дорожек различных слоев, записанных в режиме РТР. Это позволяет упростить процесс считывания дорожек, расположенных одна над другой. Спиральная дорожка слоя 0 направлена по часовой стрелке, а дорожка слоя 1 - против часовой стрелки. Поэтому для чтения второго слоя необходимо изменить направление вращения диска, но в дисках ОТР считывание спирали происходит снаружи внутрь. Таким образом, спиральная дорожка слоя 0 направлена изнутри наружу, а дорожка слоя 1 — снаружи внутрь.Различия между DVD, записанными в режимах РТР и ОТР, показаны на рис. 10.9.Отличается и направление спиральных дорожек различных слоев, записанных в режиме РТР. Это позволяет упростить процесс считывания дорожек, расположенных одна над другой. Спиральная дорожка слоя 0 направлена по часовой стрелке, а дорожка слоя 1 - против часовой стрелки. Поэтому для чтения второго слоя необходимо изменить направление вращения диска, но в дисках ОТР считывание спирали происходит снаружи внутрь. Таким образом, спиральная дорожка слоя 0 направлена изнутри наружу, а дорожка слоя 1 — снаружи внутрь.Различия между DVD, записанными в режимах РТР и ОТР, показаны на рис. 10.9.КлейКлей0VD-50VD-5ЭтикеткаЭтикетка■ <^~ Слой записи 0, сторона 0 (алюминий) ПодложкаЛазер, считывающий слой О■ <^~ Слой записи 0, сторона 0 (алюминий) ПодложкаЛазер, считывающий слой О0VD-90VD-9ЭтикеткаПодложкаЭтикеткаПодложкаСлой записи 1, сторона 0 (алюминий) ПодложкаСлой записи 0, сторона 0 (золото)ПодложкаЛазер, считывающий слой 1Лазер, считывающий слой ОСлой записи 1, сторона 0 (алюминий) ПодложкаСлой записи 0, сторона 0 (золото)ПодложкаЛазер, считывающий слой 1Лазер, считывающий слой ОDVD-10DVD-10Слой записи 0, сторона 1 (алюминий)КлейСлой записи 0, сторона 1 (алюминий)КлейСлой записи 0, сторона 0 (алюминий)Лазер, считывающий слой ОПодложка■Слой записи 0. сторона 1 (золото)ПодложкаСлой записи 1, сторона 1 (алюминий)Клей^—. Слой записи 1. сторона 0 (алюминий)ПодлежкаСлой записи 0, сторона 0 (золото)ПодложкаЛазер, считывающий слой 1Лазер, считывающий слой ОСлой записи 0, сторона 0 (алюминий)Лазер, считывающий слой ОПодложка■Слой записи 0. сторона 1 (золото)ПодложкаСлой записи 1, сторона 1 (алюминий)Клей^—. Слой записи 1. сторона 0 (алюминий)ПодлежкаСлой записи 0, сторона 0 (золото)ПодложкаЛазер, считывающий слой 1Лазер, считывающий слой ОDVD-1ВDVD-1ВРис. 10.8. Типы и конструкция DVDРис. 10.8. Типы и конструкция DVDПараллельное направление дорожкиПараллельное направление дорожкиНачальная областьНачальная областьСлой 1 Конечная областьСлой 1 Конечная областьЦентр дискаЦентр дискаРадиусНачальная областьРадиусНачальная областьСлой ОСлой ОКонечная областьКонечная областьНачальная областьНачальная областьСлой 1Слой 1Средняя областьСредняя областьЦентр дискаЦентр дискаРадиусНачальная областьРадиусНачальная областьСлой 0 Средняя областьСлой 0 Средняя область
Отличается и направление спиральных дорожек различных слоев, записанных в режиме РТР. Это позволяет упростить процесс считывания дорожек, расположенных одна над другой. Спиральная дорожка слоя 0 направлена по часовой стрелке, а дорожка слоя 1 - против часовой стрелки. Поэтому для чтения второго слоя необходимо изменить направление вращения диска, но в дисках ОТР считывание спирали происходит снаружи внутрь. Таким образом, спиральная дорожка слоя 0 направлена изнутри наружу, а дорожка слоя 1 — снаружи внутрь.
Различия между DVD, записанными в режимах РТР и ОТР, показаны на рис. 10.9.
Отличается и направление спиральных дорожек различных слоев, записанных в режиме РТР. Это позволяет упростить процесс считывания дорожек, расположенных одна над другой. Спиральная дорожка слоя 0 направлена по часовой стрелке, а дорожка слоя 1 - против часовой стрелки. Поэтому для чтения второго слоя необходимо изменить направление вращения диска, но в дисках ОТР считывание спирали происходит снаружи внутрь. Таким образом, спиральная дорожка слоя 0 направлена изнутри наружу, а дорожка слоя 1 — снаружи внутрь.
Различия между DVD, записанными в режимах РТР и ОТР, показаны на рис. 10.9.
Клей
Клей
0VD-5
0VD-5
Этикетка
Этикетка
■ <^~ Слой записи 0, сторона 0 (алюминий) Подложка
Лазер, считывающий слой О
■ <^~ Слой записи 0, сторона 0 (алюминий) Подложка
Лазер, считывающий слой О
0VD-9
0VD-9
Этикетка
Подложка
Этикетка
Подложка
Слой записи 1, сторона 0 (алюминий) Подложка
Слой записи 0, сторона 0 (золото)
Подложка
Лазер, считывающий слой 1
Лазер, считывающий слой О
Слой записи 1, сторона 0 (алюминий) Подложка
Слой записи 0, сторона 0 (золото)
Подложка
Лазер, считывающий слой 1
Лазер, считывающий слой О
DVD-10
DVD-10
Слой записи 0, сторона 1 (алюминий)
Клей
Слой записи 0, сторона 1 (алюминий)
Клей
Слой записи 0, сторона 0 (алюминий)
Лазер, считывающий слой О
Подложка
■Слой записи 0. сторона 1 (золото)
Подложка
Слой записи 1, сторона 1 (алюминий)
Клей
^—. Слой записи 1. сторона 0 (алюминий)
Подлежка
Слой записи 0, сторона 0 (золото)
Подложка
Лазер, считывающий слой 1
Лазер, считывающий слой О
Слой записи 0, сторона 0 (алюминий)
Лазер, считывающий слой О
Подложка
■Слой записи 0. сторона 1 (золото)
Подложка
Слой записи 1, сторона 1 (алюминий)
Клей
^—. Слой записи 1. сторона 0 (алюминий)
Подлежка
Слой записи 0, сторона 0 (золото)
Подложка
Лазер, считывающий слой 1
Лазер, считывающий слой О
DVD-1В
DVD-1В
Рис. 10.8. Типы и конструкция DVD
Рис. 10.8. Типы и конструкция DVD
Параллельное направление дорожки
Параллельное направление дорожки
Начальная область
Начальная область
Слой 1 Конечная область
Слой 1 Конечная область
Центр диска
Центр диска
Радиус
Начальная область
Радиус
Начальная область
Слой О
Слой О
Конечная область
Конечная область
Начальная область
Начальная область
Слой 1
Слой 1
Средняя область
Средняя область
Центр диска
Центр диска
Радиус
Начальная область
Радиус
Начальная область
Слой 0 Средняя область
Слой 0 Средняя область
Противоположное направление дорожки
Рис. 10.9. Диски DVD, записанные и режимах РТР и ОТР
Емкость цифровых универсальных дисков зависит от их типа и достигает 17,1 Гбайт. Емкость DVD различных типов приведена в табл. 10.8.
Таблица 10.8. Емкость DVD
Однослойный
Двухслойный
Обозначение дискаDVD-5
DVD-9
Байт
4 655 653056
8 535691 264
KiB
4585 794
В 335 636
Кбайт
4 695 853
8 535 691
MiB
4586
8 336
Мбайт
4 696
8 536
GiB
4,6
8,3
Гбайт
4,7
6.5
Видеоданные в формате MPEG-2, мин133
242
Видеоданные в формате MPEG-2, ч:мин2:13
4:02
Однослойный
Двухслойный
двухсторонний
двухсторонний
Обгон
ачение диска
DVD-10
DVD-1В
Байт
9 391706112
17 071 382 528
KiB
9 171 583
16 671272
Кбайт
9 391 706
17071 383
MiB
9172
16671
Мбайт
9 392
17 071
GiB
9,2
16,7
Гбайт
9,4
17,1
Видеоданные е формате MPEG-2, мин
266
484
Видеоданные в формате MPEG-2. ч:мин
4:26
8:04
Емкость двухслойных дисков, если вы заметили, немногим меньше емкости двух однослойных дисков, даже несмотря на то, что стой занимают примерно одинаковое пространство (длина спиральных дорожек дисков разных типов одинакова). Это было сделано для улучшения читаемости слоев дисков в двухслойной конфигурации. Расстояние между витками дорожек было немного увеличено, что повлекло за собой увеличение длины впадин и площадок. Чтобы это комиенсщювать, частота вращения накопителя при чтении двухслойного диска увеличивается, в результате чего скорость передачи данных остается постоянной. Но, поскольку спиральная дорожка считывается быстрее, общая емкость диска немного уменьшается.
Помимо перечисленных типов стандартной емкости, могут изготавливаться и двухсторонние диски, имеющие один слой на одной стороне и два слоя на другой. Диски этого типа обозначаются как DVD-14 и имеют емкость 13,2 Гбайт или примерно 6ч и 15 мин видеоданных формата MPEG-2. Существуют также 80-миллиметровые диски, емкость которых меньше, чем стандартных 120-миллиметровых дисков той же конфигурации.
Двухсторонние диски отличаются повышенной сложностью технологического процесса и более высокой стоимостью, а также тем, что для воспроизведения обеих сторон диск приходится извлекать из накопителя и переворачивать. Все это привело к тому, что наибольшее распространение получили диски DVD-5 (односторонние однослойные) или DVD-9 (односторонние двухслойные). Емкость дисков этого типа достигает 8,5 Гбайт, что составляет
242 мин воспроизведения видеоданных формата MPEG-2. Видеодиски DVD-5 со 133-минутным воспроизведением подходят для более чем 95% существующих в настоящее время кинофильмов.
Замечание
При просмотре фильма, записанного на двухслойном DVD, в начале воспроизведения второго слоя возникнет небольшая пауза. Ничего страшного в этом нет, причем пауза будет настолько коротка, что если вы случайно моргнете, то можете ее и не заметить.
Кодирование данных на диске
Как И в компакт-дисках, значения битов не определяется непосредственно параметрами впадин и площадок, образующих спиральную дорожку. Для этого используются переходы от впадины к площадке и от площадки к впадине или, иначе говоря, изменение отражательной способности. Дорожка диска разделена на одноразрядные регистры или временные интервалы (Т), адлина впадины или площадки, используемой для представления данных, должна составлять не менее ЗТ и не более 11Т интервалов (регистров). Впадина (или площадка) длиной ЗТ имеет значение 1001, а впадина (или площадка) длиной 11Т — 100000000001.
Запись данных выполняется посредством модуляции 8/16, которая является модифицированной версией EFM-модуляцни (модуляции 8/14), используемой в компакт-дисках. Поэтому метод иногда называется EFM+. Модуляция EFM представляет собой процесс преобразования каждого байта (8 бит) в 16-разрядное значение для снижения плотности впадин на оптическом диске; 16-разрядные коды преобразования разработаны таким образом, что не могут содержать менее 2 и более 10 смежных битов, имеющих нулевое значение (0). Эта форма кодирования с ограничением длины поля записи (Run Length Limited — RLL) получила название RLL 2,10 (в общем виде RLLx,y, гдех— минимальное, а у - максимальное значение поля записи нулевых битов). Такая схема позволяет избежать появления длинных строк нулевых битов (нулей), которые могут быть считаны неправильно, а также ограничить минимальную и максимальную частоту переходов, существующих на носителе записи. В отличие от EFM-модуляции, применяемой при записи компакт-дисков, в этом случае объединяющие биты не используются. Кроме того, 16-разрядные коды модуляции рассчитаны на то, чтобы не нарушать форму RLL2.10 при отсутствии объединяющих битов. Как уже отмечалось, EFM- модуляция требует не менее 17 бит для представления каждого байта на компакт-диске (из-за дополнительных объединяющих байтов и байтов синхронизации). Модуляция EFM+ несколько превосходит предыдущий метод, так как для представления каждого кодированного байта требуется только 16 бит.
Несмотря на то что в модуляции, сгенерированной EFM+, допускается не более 10 смежных нулей, биты синхронизации, добавленные при записи диска, могут содержать до 13 нулей (0). Таким образом, временной период между единицами (1), записанными на диске, может достигать 14Т; т.е. длина впадины или площадки в атом случае составляет 14 временных интервалов или одноразрядных регистров.
Форматы оптических носителей
Существует множество стандартов и форматов иакоиителей/носителей CD-ROM и DVD. В следующих разделах описываются ({юрматы и файловые системы накопителей CD-ROM/DVD, которые помогут убедиться в совместимости записанного диска с тем или иным накопителем.
Форматы компакт-дисков и накопителей
После создания формата Red Book CD-DA, который упоминался в начале главы, компании Philips И Sony начали работу над стандартами других форматов, позволяющими сохранять на компакт-дисках данные, видеоматериалы или фотографии. Эти стандарты определяют способ форматирования данных, в соответствии с которым выполняется их считывание. В то же время дополнительные форматы файлов определяют структуру драйверов и про-
гран много обеспечения компьютера, что позволяет правильно распознать и интерпретировать считанные данные. Обратите внимание: геометрические параметры компакт-диска и организация структуры данных, обусловленные стандартом Red Book, были приняты всеми последующими стандартами CD. Это относится к кодированию данных и основным у[ювням коррекции ошибок, которые поддерживаются дисками CD-DA. Остальные "книги" определяют в первую очередь методы обработки 2 352 байт, содержащихся в каждом секторе, типы сохраняемых данных, способы их форматирования и т.п.
Всю официальную документацию по CD-стандартам можно приобрести в компании Philips по весьма умеренным ценам. Для получения дополнительной информации обратитесь на Web-узел http: //www .licensing. philips. com.
В табл. 10.9 приведено описание различных форматов компакт-дисков.
Таблица 10.9.
Форматы компакт-дисков
Формат
Наименование
, Год представления
Примечания
Red Book
CD-DA (цифровые вудиокомпакт-диски)
1980 г. — Philips и Sony
Оригинальный стандарт аудиокомпакт-дисков, на базе которого были созданы все последующие стандарты CD
Yellow Book
CD-ROM (компьютерные компакт-диски)
1983 г. — Philips и Sony
Определяет дополнительные коды ЕСС и EDC для данных, расположенных в секторах различных форматов, в том числе Mode 1 и Mode 2
Green Book
CD-i (интерактивные компакт-диски)
1986 г, — Philips и Sony
Интерактивный стандарт аудио/ендео для специализированных неко мп моторных проигрывателей (сейчас уже устаревший) и дисков, используемых для интерактивных презентаций. Определяет форматы секторов Mode 2, Form 1 и Mode 2, Form 2, в гаюке стандарты сжатия аидео- (MPEG-1) и аудиоданных (ADPCM)
CD-ROM XA
CD-ROM ХА (с расширенной архитектурой)
1989 г. —Philips, Sony и Microsoft
Объединяет стандарты Yellow Book и CD-i, что позволяет ПК использовать аудио- и видеовозможности CD-i
Orange Book
CD-A (recordable) и CD-RW (rewritable)
1989 r. — Philips и Sony (часть l/lI);
1996 г, —Philips и Sony (часть ill)
Определяет параметры односеансовой, многосеансовой и пакетной записи пе резалисываемых дисков:
часть! — CD-МО (магнитооптические диски):
часть II—CD-R (записываемые диски);
часть III—CD-RW (перезаписываемые диски)
Photo-CD
CD-P
1990 r. — Philips и Kodak
Объединяет стандарт CD-ROM ХА с многосеансовыми возможностями CD-R, что позволяет сохранять фотографии на дисках CD-Я
White Book
Video CD
1993 г. —Philips, JVC, Matsushita и Sony
Создан на основе стандартов CD-i и CD-ROM ХА и предназначен для хранения видео (MPEG-1) и цифровых аудиоданных (ADPCM) объемом до 74 мин
Blue Book
CD EXTRA (ранее CD-Plus)
1995 r. — Philips и Sony
Многосеансовый формат штампованных, серийных дисков. используемый музыкантами и исполнителями для записи видеофрагментов, примечаний и другой информации, относящейся к музыкальным компакт-дискам
Purple Book
CD Double-Density
2000 Г. — Philips Sony
Версии CD-ROM, CD-R и CD-RW с удвоенной плотностью записи (1,3 Гбайт) (DD-ROM, DD-R и 0D-RW)
Многосессионная запись
До того как была создана спецификация Orange Book, компакт-диски записывались только одной сессией. Сессия (session) представляет собой нулевую дорожку, за которой следуют одна или несколько звуковых или информационных дорожек, завершенные конечной областью (зоной). Нулевая дорожка занимает на диске 4 500 секторов (1 мин или около 9,2 Мбайт данных). Данные, расположенные на нулевой дорожке, указывают, является ли этот диск многосессионным, а также определяют следующий записываемый адрес диска (если, конечно, на диске есть свободное место). Первая конечная область (или единственная, если диск явля-
I
ется односессиовным либо записан в режиме Disk At Once) занимает 6 750 секторов (1,5 мин или примерно 13,8 Мбайт данных). В мультисессионных дисках любые последовательные конечные области занимают 2 250 секторов (30 с или 4,6 Мбайт данных).
Многосессионный компакт-диск содержит несколько сессий, каждая из которых имеет собственную нулевую дорожку и конечную зону. Наличие нулевой и конечной дорожек является обязательным для каждой сессии, что приводит к уменьшению свободного дискового пространства. Например, 48 сессий, созданных даже без записи пользовательских данных, занимают практически все пространство 74-минутного диска! Следовательно, число сессий, которые могут быть записаны на диске, должно быть гораздо меньше указанной величины.
Накопители CD-DA и первые CD-ROM могут считывать не более одной сессии, поэтому односессионный метод записи является наиболее распространенным для штампованных компакт-дисков. Стандарт Orange Book поддерживает многосессионную запись и определяет три основных метода (режима) записи.
Disk-at-Олсе (DAO).
Track-at-Once (ТАО).
Пакетная запись.
Технология Disk-at-Once
Это метод односессионной записи компакт-дисков, при котором нулевая дорожка, дорожки данных и конечная область диска записываются в течение одной операции без отключения записывающего лазера, после чего содержимое диска уже не подлежит изменению. Диск считается "закрытым" в том случае, если последняя (или единственная) нулевая дорожка записана полностью и не содержит в себе следующего используемого адреса. В этом случае записывающее устройство не сможет записать какие-либо дополнительные данные на компакт-диск. Обратите внимание, что для чтения диска стандартным накопителем CD-ROM "закрывать” диск совершенно не обязательно.
Технология Track-at-Once
Для записи многосессионных дисков обычно используется метод Track-at-Once (TAO), или режим пакетной записи. При выполнении записи методом ТАО каждая дорожка сессии записывается отдельно (лазер включается и выключается), после чего сессия закрывается. Закрытие сессии представляет собой процесс такой записи конечной области, чтобы к этой сессии уже нельзя было добавить дополнительные дорожки. Закрытие диска, в свою очередь, означает невозможность записи дополнительных сессий.
Дорожки, записанные в режиме ТАО, обычно отделяются друг от друга двухсекундными интервалами. Каждая записанная дорожка содержит 150 служебных секторов, используемых для входа, выхода, создания интервалов и связывания. Накопители CD-R/RW позволяют читать дорожки даже при открытой сессии, но для чтения дорожек в накопителях CD-DA или CD-ROM сессию необходимо закрыть. Для записи дополнительных сессий закрывать сам диск не следует, достаточно всего лишь закрыть сессию, после чего можно начать следующую сессию и записать еще несколько дорожек. Самое главное — не забывайте о том, что перед записью дорожек предыдущая сессия должна быть закрыта, т.е. следует создать конечную область. Это же условие является необходимым при чтении дорожек сессии обычными накопителями CD-DA или CD-ROM.
Пакетная запись
Этот метод используется для выполнения нескольких записей на одной дорожке, что позволяет уменьшить нерационально используемое дисковое пространство. В каждом пакете используется четыре сектора для входа, два для выхода и один для связывания. Пакеты могут иметь фиксированную или переменную длину, но большинство накопителей, как и программы пакетной записи, используют фиксированную длину, упрощая тем самым способы обработки пакетов.
При записи пакетов обычно используется файловая система UDF (Universal Disk Format), позволяющая работать с компакт-дисками практически так же, как и с гибкими дисками большой емкости. Файлы можно "перетаскивать", копировать на диск с помощью соответствующих команд и т.д. Всем этим управляют программное обеспечение пакетной записи и файловая система UDF. Во время пакетной записи CD-R складывается впечатление, что удаленный или перезаписанный файл исчезает. Но при этом пространство, занимаемое этим файлом, не освобождается. Файловая система просто "забывает" о нем. При записи CD-RW освободившееся пространство используется снова, и диск заполняется “под завязку" только в том случае, если общий объем активных файлов превышает объем диска.
К сожалению, различные версии Windows, вплоть до Windows ХР, не обеспечивают поддержку пакетной записи или непосредственно файловой системы UDF. Поэтому для чтения дисков, созданных методом пакетной записи, придется установить соответствующие драйверы, а для записи дисков — воспользоваться специальными приложениями. К счастью, накопители CD-RW обычно поставляются вместе с необходимым программным обеспечением. Одной из наиболее распространенных программ пакетной записи является DirectCD, созданная компанией Roxio. С Web-узла компании Roxio можно также совершенно бесплатно загрузить универсальное приложение для чтения дисков UDF, которое позволяет считывать диски в формате UDF 1.5 (записанные пакетным методом) практически на любом накопителе CD-ROM или CD-RW.
Один из современных стандартов, получивший название Mount Rainier, существенно расширил возможности пакетной записи, став тем самым одним из наиболее важных достижений для накопителей на дисках CD и DVD. Стандарт Mount Rainier позволяет ввести метод пакетной записи в операционную систему в качестве служебной программы, что обеспечивает поддержку обработки ошибок данных, необходимую для полнопенного использования накопителей в качестве запоминающих устройств со сменными носителями. Более подробная информация о Mount Rainer представлена далее в главе.
Замечание Операционная система Wndows ХР обеспечивает ограниченную поддержку CD-RW в виде так называемого прикладного программного интерфейса изображения диска (Image Mastering Application Program Interface — IMAPI), который позволяет временно (поэтапно) сохранять данные на жестком диске перед их непосредственной записью на компакт-диск в течение одной сессии. При дописывании доска имейте в виду, что каждая до- полнителычая сессия приводит к появлению "лишних" 50 Мбайт служебных данных. Для чтения дисков в формате UDF1.5 или более поздних, записанных пакетным методом, необходимо как и в предыдущих версиях Windows, установить программу считывания UDF. Вместо использования IMAPI рекомендуется установить программу записи компакт-дисков сторонних разработчиков, которая обеспечивает поддержку пакетной записи UDF. К программам подобного рода относятся Easy DVD-CD Creator (компании Roxio), которая содержит модуль DirectCD, и Nero Burning ROM (компании Ahead) с функцией InCD.
Замечание Компания Microsoft выпустила обновленную версию Windows ХР. обеспечив собственную поддержку стандарта Mount Rainier. Это позволило осуществить полную поддержку пакетной записи с использованием операции "drag-and-drop" как для накопителей CD-MRW, так и для DVD+MRW.
Файловые системы CD-ROM
Для воспроизведения первых дисков CD-ROM, выпущенных различными производителями, требовалось специальное программное обеспечение. Эго связано с тем, что спецификация Yellow Book подробно описывает структуру секторов данных, но совершенно не затрагивает файловые системы или способы хранения информации в файлах, а также форматы данных, которые могут использоваться в компьютерах с различными операционными системами. Вполне очевидно, что основным препятствием к появлению совместимых на программном уровне приложений CD-ROM стало отсутствие универсальных файловых форматов.
В 1985-1986 годах несколько компаний совместными усилиями разработали спецификацию файлового формата High Sierra, которая обеспечила совместимость компьютерных дисков CD-ROM практически со всеми накопителями. Таким образом, спецификация High Sierra определила первую стандартную файловую систему, которая сделала CD-ROM универсальными компьютерными носителями. В настоящее время существует несколько файловых систем, используемых на компакт-дисках:
High Sierra;
ISO 9660 (на основе High Sierra);
Joliet;
UDF (Universal Disk Format);
Mac HFS (Hierarchical File Format);
Rock Ridge;
Mount Rainier.
Операционными системами поддерживаются далеко не все форматы файловых систем CD. Основные файловые стандарты и совместимые с ними операционные системы приведены в табл. 10.10.
Таблица 10.10. Форматы файловых систем СО
Файловая система
DOS/Wlndows3.l
Windows 9х/Ме
Windows NT/2000
Mac OS
High Sierra
Да
Да
Да
Да
ISO 9660
Да
Да
Да
Да
Joliet
Да'
Да
Да
Да’
UDF
Нот
Да’
Да’
Да'
Mac HFS
Нет
Нет
Нет
Да
Rock Ridge
Да'
Да'
Да’
Да'
Mount Rainier
Нет
Да'
Да’
Да'
1 Показывается короткое имя, например SHORTN-1.TXT.
2 Только в том случае, если установлена программа чтения UDF.
Требуется аппаратное обеспечение Mount Rainier (называемое также EasyWrite) и программный драйвер (Win98 или выше) или программы считывания сторонних разработчиков.
Замечание
Файловые системы Mac HFS и Rock Ridge не поддерживаются операционными системами DOS или Windows, поэтому подробно описывать их здесь не имеет смысла.
High Sierra
Производители аппаратного и программного обеспечения П К были заинтересованы в решении проблемы, связанной со стандартизацией файлового формата CD-ROM. Это позволило бы создавать компьютерные компакт-диски, читаемые всеми системами, без разработки специальных файловых систем и драйверов. В 1985 году в отеле High Sierra на озере Тахо (Невада) собрались представители компаний TMS, DEC, Microsoft, Hitachi, LaserData, Sony, Apple, Philips, 3M, Video Tools, Reference Technology и Xebec для того, чтобы создать общий логический формат и файловую структуру дисков CD-ROM. В 1986 году этот формат был опубликован как Рабочий документ по вопросам обработки информации: тома и файловая структура оптических дисков CD-ROM, используема для обмена данными (1986 год). Этот стандарт впоследствии получил название High Sierra.
Благодаря этому соглашению, которое позволяет всем накопителям, использующим соответствующий драйвер (например, MSCDEX.EXE, поставляемый вместе с MS-DOS), читать
любые диски формата High Sierra, началось массовое тиражирование программ на компактдисках. Кроме того, появление этого стандарта позволило создать компакт-диски, ориентированные на различные операционные системы — DOS, UNIX и т.д. Без этого соглашения для выхода CD-ROM на мировой рынок потребовались бы многие годы, что сдерживало бы разработку приложений, использующих компакт-диски.
Формат High Sierra был представлен на рассмотрение Международной организации по стандартизации (ISO), и двумя годами позже (в 1988 году) его несколько измененный и дополненный вариант был опубликован в виде стандарта ISO 9660. Этот стандарт, конечно, отличается от High Sierra, но обновление используемых драйверов позволило работать с компакт-дисками не только оригинального формата High Sierra, но и стандарта ISO 9660, созданного на его основе.
В 1988 году компания Microsoft создала драйвер MSCDEX. EXE (Microsoft CD-ROM Extensions) и выдала соответствующее разрешение производителям аппаратного и программного обеспечения CD-ROM, включившим указанный драйвер в свои продукты. В 1993 году была выпущена операционная система MS-DOS 6.0, включающая в себя MSCDEX.EXE как стандартный элемент системы. Драйвер MSCDEX позволил читать компакт-диски формата ISO 9660 и High Sierra в DOS. Этот драйвер взаимодействует с драйверами аппаратных устройств AT API (AT Attachment Packet Interface) или AS PI (Advanced SCSI Programming interface), которые поставляются вместе с накопителем. Поддержка файловых систем ISO 9660 и Joliet внедрена в Windows 95 и более поздние ее версии, благодаря чему компакт-диски этих форматов читаются накопителем без установки дополнительных драйверов.
ISO 9660
Стандарт ISO 9660 обеспечивает полную совместимость различных компьютеров и операционных систем. Этот стандарт, созданный на основе формата High Sierra, был опубликован в 1988 году. Он несколько отличается от исходного стандарта High Sierra, но, несмотря на это, драйверы, читающие компакт-диски ISO 9660, без проблем читают и диски формата High Sierra. Стандарт ISO 9660 имеет три уровня обмена, которые определяют параметры, обеспечивающие совместимость с различными системами.
Уровень 1 представляет собой объединяющий формат файловых систем CD, совместимый практически со всеми компьютерными платформами, включая UNIX и Macintosh. Основным недостатком этой файловой системы является наличие следующих ограничений, относящихся к структуре каталогов и именам файлов:
имена файлов могут содержать только прописные буквы A-Z, цифры 0-9 и символ подчеркивани я (_);
максимальное количество символов имени и расширения файлов— 8.3 (на основе ограничений DOS);
максимальная длина имени каталога составляет восемь символов (расширения не допускаются);
до п ус кается не более вось ми подкатал огов;
файлы должны быть непрерывными.
Правила обмена уровня 2 имеют ограничения, аналогичные присущим уровню 1, и отличаются лишь тем, что допустимая длина имени и расширения файла может достигать 30 символов (общее количество знаков без учета разделителя ".”). В свою очередь, правила обмена уровня 3 почти не отличаются от правил уровня 2, за исключением того, что файлы не обязательно должны быть непрерывными.
Обратите внимание на то, что Windows 95 и более поздние ее версии поддерживают имена файлов и каталогов длиной до 255 символов, включающие в себя пробелы, строчные буквы и множество других символов, не разрешенных в ISO 9660. Для обеспечения обратной сонмес-
тимости с MS-DOS в операционных системах, начиная с Windows 95, каждому файлу с длинным именем присваивается короткое имя длиной 8.3 символа в качестве псевдонима Короткие имена псевдонимов автоматически создаются операционной системой и могут просматриваться в свойствах файлов или с помощью команды DIR в режиме командной строки. При создании псевдонима Windows укорачивает имя файла до шести (или менее) знаков, за которыми следует тильда (-) и номер, начинающийся с 1, а расширение файла усекается до трех знаков. В том случае, если псевдоним, образовавшийся при усечении имени файла, совпадает с уже существующим, в первой его части используется другой номер. Например, из имени файла This is а. test будет образован псевдоним THISIS-l. TES.
Создание псевдонима файлового имени не зависит от накопителя компакт-дисков, но следует знать о том, что при создании диска формата ISO 9660, использующего первый уровень ограничений, непосредственно во время записи файлов на диск используются псевдонимы коротких имен. Это означает, что в процессе записи длинные файловые имена будут потеряны. Более того, видоизменятся даже псевдонимы коротких имен, так как ограничения первого уровня стандарта ISO 9660 не допускают использования тильды в имени файла. В файловых именах, записанных на компакт-диск, этот знак будет преобразован в символ подчеркивания.
Данные ISO 9660 начинаются с 16-го сектора диска, который также называется 16-м логическим сектором первой дорожки. В миогосессионном диске данные ISO 9660 размещены в первой информационной дорожке каждой сессии, содержащей дорожки CD-ROM. В этой же системной области располагается информация об области данных (область, которая содержит сами данные). Кроме того, в системной области содержится информация о каталогах данных с указателями или адресами различных областей (рис. 10.10). Разница между структурой каталогов на компакт-диске и структурой, используемой в DOS, состоит в том, что в системной области содержатся адреса файлов с подкаталогами, а это позволяет накопителю перейти к определенному месту на спиральной дорожке данных. Все данные компакт-диска располагаются на одной длинной спиральной дорожке, поэтому, когда речь идет о дорожках, фактически имеются в виду секторы или сегменты данных, находящиеся на згой спирали.
Рис. 10.10. Организация данных на компакт-диске формата ISO 9660
В самых общих чертах структура данных в формате ISO 9660 подобна структуре данных на гибких дисках. Напомним, что на дискетах есть системная область, в которой не только указываются параметры самого диска (его плотность и операционная система), ио и записываются сведения о том, как на диске организованы данные, т.е. структура каталогов и расположение файлов.
Joliet
Это расширение стандарта ISO 9660, разработанное Microsoft для использования с Windows95 и выше. Joliet позволяет записывать компакт-диски, используя имена файлов длиной до 64 знаков, включая пробелы и другие символы международного стандарта кодиро-
вания Unicode. Для программ, не поддерживающих длинные имена файлов, в стандарте Joliet также сохранены псевдонимы формата 8.3.
Основные свойства стандарта Joliet:
имена файлов или каталогов могут быть длиной до 64 символов Unicode (128 байт);
имена каталогов могут иметь расширен ня;
количество подкаталогов не ограничено;
поддержка многосессионной записи.
Совет
Поскольку формат Joliet поддерживает более короткие имена файлов, чем Windows 9х и другие современные версии Windows, при записи в этом формате компакт-дисков, содержащих длинные имена файлов, можно столкнуться с определенными сложностями. Чтобы избежать возникновения каких-либо проблем, рекомендуется присваивать каталогам а создаваемой файловой структуре более короткие имена, используя для этого программы записи компакт-дисков. К сожалению, многие из таких программ перед началом записи не предупреждают пользователя о наличии слишком длинных имен пути к файлам.
Обеспечение обратной совместимости позволяет системам, не поддерживающим расширения Joliet (например, ранним версиям MS-DOS), читать компакт-диски, записанные в этом формате. При этом, правда, происходит интерпретация содержания дисков в соответствии с требованиями стандарта ISO 9660, использующего короткие имена.
Замечание
Для любознательных: Chicago (Чикаго)— кодовое имя Windows 95, используемое Microsoft. Joliet— городок возле Чикаго, где разворачивались основные события фильма "Братья Блюз" (The Blues Brothers).
Универсальный дисковый формат (UDF)
Формат UDF (Universal Disk Format) представляет собой относительно новую файловую систему, созданную Ассоциацией по технике и технологии оптических запоминающих устройств (Optical Storage Technology Association — OSTA) в качестве промышленного стандарта таких оптических носителей, как CD-ROM и DVD. Этот формат имеет целый ряд преимуществ по сравнению с файловой системой ISO 9660, используемой стандартными CD-ROM. Он разрабатывался непосредственно для работы с пакетной записью, т.е. с технологией записи небольших объемов данных на диски CD-R/RW, и в целом напоминает стандарт записи данных на магнитные носители.
Файловая система UDF поддерживает имена файлов длиной до 255 символов. Процгамм- ное обеспечение пакетной записи, например DirectCD от компании Roxio, выполняет запись данных в UDF. Поэтому стандартные накопители CD-ROM, драйверы или операционные системы типа DOS не могут читать компакт-диски, записанные в этом формате. Диски UDF читаются только накопителями CD-R/RW или обычными дисководами CD-ROM, которые соответствуют требованиям спецификации MultiRead.
Сначала следует проверить, читает ли имеющийся накопитель диски UDF, после чего обратите внимание на используемую операционную систему. В основном операционные системы не поддерживают по умолчанию диски этого формата, поэтому взаимодействие с файловой системой UDF осуществляется посредством инсталляции соответствующего драйвера. Это относится в первую очередь к Windows 95 и последующим версиям, MS-DOS вообще не воспринимает диски UDF. Драйверы UDF, как правило, поставляются вместе с программным обеспечением, используемым большинством накопителей CD-RW. Программы пакетной записи DirectCD, начиная с версии 3.0, включают в себя драйвер Roxio UDF Reader. Для его получения обратитесь на Web-узел компании Roxio по адресу: http -/ /www. roxio. com. Для чтения дисков UDF достаточно всего лишь установить драйвер; какие-либо дополни-
тельные действия при этом не потребуются. До тех пор пока вы не вставите в накопитель диск этого формата, драйвер UDF будет находиться в режиме фонового ожидания.
При чтении компакт-дисков с программами Windows в обычном накопителе CD-ROM программу DirectCD использовать не обязательно. Таким образом, имена файлов буд)т преобразованы в соответствии с форматом Joliet и усечены до 64 знаков.
Для загрузки самой последней версии (2.01) системного компонента UDF обратитесь на Web-узел OSTA по адресу: www. osta.org/specs/index, htm.
Macintosh HFS
Это файловая система, которая используется операционной системой Macintosh. Она может применяться и в накопителях CD-ROM. однако диски этого формата не совместимы с персональным компьютером. В целом можно записать комбинированные диски, использующие одновременно файловые системы Joliet и HFS или ISO 9660 и HFS. В этом случае диски будут читаться как PC, так и компьютерами Мас. Операционная система способна "видеть" только совместимый с ней диск (для персональных компьютеров это диски формата ISO 9660 или Joliet).
Rock Ridge
Стандарт RR IP (Rock Ridge Interchange Protocol) разработан промышленным консорциумом, получившим название группы Rock Ridge. Этот стандарт, опубликованный в 1994 году рабочей группой Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), определяет расширение ISO 9660 для накопителей CD-ROM, что дает возможность записывать дополнительную информацию для поддержки файловых систем UN1X/POSIX. Стандарт Rock Ridge не поддерживается DOS или Windows, так как создан на основе ISO 9660. Файлы, записанные в этом формате, читаются любым компьютером, а расширения RRIP просто игнорируются.
Замечание
Для любознательных: название Rock Ridge было взято из фантастического города Western, в котором разворачивались события кинофильма "Blazing Saddles".
Mount Rainier
Новый стандарт Mount Rainier был учрежден компаниями Philips, Sony, Microsoft и Compaq. Благодаря Mount Rainier, также известному как EasyWrite (рис. 10.11), операционная система Windows получила возможность эффективно обрабатывать данные, содержащиеся на носителях CD-RW и DVD+RW. Это значительно упростило использование технологии записи (поскольку отпала необходимость в каких-либо специальных драйверах или программном обеспечении для пакетной записи данных), а также позволило полноценно интегрировать функции накопителей CD-RW и DVD+RW в операционную систему.
Easy WRITE
Simple • Fast • Robust
Рис. 10.11. Накопители CD-RW и DVD+R/RW. выпускаемые с 2003 года и поддерживающие стандарт Mount Rainier, имеют логотип EasyWrite
Далее представлены основные свойства стандарта Mount Rainier.
Встроенная система обнаружения и обработки дефектов. В стандартных накопителях выявление и обработка дефектов зависит от используемых программных драйверов.
Прямая адресация на уровне 2-килобайтового сектора, позволяющая минимизировать неиспользуемое пространство диска. В стандартных носителях CD-RW для этого используется блок объемом 64 Кбайт.
Базовое форматирование, благодаря которому новый носитель может использоваться для записи данных через несколько секунд после размещения в дисководе. Стандартное форматирование CD-RW занимает до 45 мин, в зависимости от модели дисковода.
Набор стандартизированных команд. Стандартное программное обеспечение не поддерживает новые накопители при отсутствии откорректированных командных файлов.
Упорядоченное физическое размещение секторов. Различия, существующие в стандартном программном обеспечении UDF, могут усложнить считывание данных с носителей, записанных с помощью других программ.
Для использования Mount Rainier потребуются накопители, которые поддерживают этот стандарт. Накопители иногда могут называться CD-MRW или DVD+MRW и иметь соответствующий логотип Mount Rainier или EasyWrite. В некоторых существующих накопителях CD-RW можно внедрить поддержку MRW путем перезаписи базовой “прошивки", но большинство накопителей ранних версий придется просто заменить.
Требуется также наличие непосредственной программной поддержки в операционной системе (такой, как Windows ХР и более новые). При использовании операционных систем ранних версий нужную поддержку можно обеспечить с помощью дополнительной прикладной программы от сторонних разработчиков.
Компания Software Architects (www. softarch.com) разработала программу WriteCd-RW Pro I, которая предоставляет возможность обмена данными между носителями Mount Rainier и традиционными носителями UDF, а также между носителями UDF, записанными с помощью различных программ и в разных стандартах.
Первый накопитель Mount Rainier (Philips RWDV1610B) появился в апреле 2001 года, после чего было выпущено множество других моделей. Для реализации поддержки Mount Rainier в конструкцию и программно-аппаратное обеспечение накопителя достаточно внести небольшие изменения, поэтому функция Mount Rainier есть во многих новых моделях. Помимо этого, стандарт DVD+RW разрабатывался с учетом требований Mount Rainier; в частности, система выявления дефектов планировалась еще на первых стадиях разработки. (Накопители DVD-RW не поддерживают систему выявления дефектов, они не совместимы с Mount Rainier.) Первые накопители DVD+RW, совместимые со спецификацией Mount Ra inicr/EasyWrite, появились в продаже в начале 2003 года.
В сущности, стандарт Mount Rainier позволяет использовать накопители CD-MRW или DVD+MRW в качестве высокоэффективной замены накопителей на гибких дисках, Zip- дисководов и накопителей SuperDisk, которые, по всей видимости, через некоторое время благополучно уйдут в прошлое.
В версию 1.1— последнюю версию спецификации Mount Rainier — вошли накопители CD-RW И DVD+RW. Эту версию можно получить на Web-узле Philips Intellectual Property and Standards no адресу: www.licensing.philips.com. Для получения дополнительной информации обратитесь на Web-узел Mount Rainier (www.mt-rainier.org).
Стандарты и форматы DVD
Стандарты DVD, как и стандарты компакт-дисков, опубликованы в справочниках, изданных форумом DVD или другими компаниями.
Стандарты DVD-Video и DVD-ROM описаны весьма подробно и содержательно, но технология перезаписываемых DVD все еще находится в стадии разработки. Ситуация, сложившаяся со стандартами перезаписываемых DVD, весьма неопределенная, так как сегодня имеется по крайней мере четыре различных (несовместимых друг с другом) формата записи! В настоящее время универсальные цифровые диски формата DVD+RW являются единственным типом дисков, которые рекомендуется использовать как в домашних DVD-проигрывателях, так и в накопителях перезаписываемых DVD в персональных компьютерах. Диски другого формата могут оказаться устаревшими или снятыми с производства.
Стандартные форматы DVD, существующие в настоящее время, представлены в табл 10.11.
Таблица 10.11, Форматы и емкости стандартных DVD
Формат
Размер диска, мм
Число сторон
Покрытие
Емкость, Гбайт
Продолжительность видеофильма, ч
Параметры DVD-ROM
DVD-5
120
Одна
Одинарное
4,7
2+
DVD-9
120
Одна
Двойное
8.5
4
DVD-10
120
Две
Одинарное
9,4
4,5
DVD-14
120
Две
Двойное
13.24
6,5
DVD-18
120
Две
Двойное
17
8+
DVD-1
80
Одна
Одинарное
1,4
0,5
DVD-2
80
Одна
Двойное
2,7
1,3
DVD-3
80
Две
Одинарное
2,9
1,4
DVD-4
80
Две
Двойное
5,3
2,5
Параметры перезаписываемых диенов DVD
DVD-Я 1.0
120
Одна
Одинарное
3,95
DVD-Я 2.0
120
Одна
Одинарное
7.4
DVD-RAM 1.0
120
Одна
Одинарное
2,58
DVD-RAM 1.0
120
Две
Одинарное
5,16
DVD-RAM 2.0
120
Одна
Одинарное
4.7
DVD-RAM 2.0
120
Две
Одинарное
9.4
DVD-RAM 2.0
80
Две
Одинарное
1.4
DVD-RW 2.0
120
Одна
Одинарное
4,7
DVD-RW 2.0
120
Одна
Одинарное
4,7
DVD-RW 2.0
120
Две
Одинарное
9,4
Параметры CD-ROM (для сравнения)
CD-ROM
120
Одна
Одинарное
0,65
CD-ROM
80
Одна
Одинарное
0,194
Благодаря развитию технологии лазеров синего спектра в будущем емкость DVD увеличится в несколько раз. Это связано с появлением формата HD-DVD, позволяющего записывать до 20 Гбайт данных на каждом слое диска. Многие производители уже представили опытные образцы проигрывателей дисков этого формата, хотя появление HD-DVD на рынке ожидается только через несколько лет.
Накопители DVD полностью обратно совместимы, а значит, могут использоваться для считывания и проигрывания современных компакт-дисков. При считывании компакт-дисков производительность DVD соответствует скорости 40х (или даже больше) накопителя CD-ROM. Таким образом, пользователи, желающие заменить свой старый CD-ROM, могут воспользоваться накопителем DVD. Некоторые производители планируют постепенно сокращать производство накопителей CD-ROM. заменяя их DVD. Накопители DVD довольно быстро вытесняют CD-ROM, подобно тому как аудиокомпакт-диски вытеснили виниловые
пластинки в 1980-х годах. Сегодня единственное, что позволяет выживать накопителям CD-ROM, — это война стандартов, которая не прекращается в области перезаписываемых DVD. Кроме того, накопители CD-R и CD-RW довольно успешно конкурируют с DVD, фактически становясь заменой дисководам.
По сравнению с моделями первого поколения, которые появились в 1997 году, современные DVD значительно улучшены. Модели 1997 года были довольно дорогими, медленными и несовместимыми с носителями, соответствующими стандарту CD-R и CD-RW. Многие модели первого поколения пытались переложить работу по раскодированию MPEG на видеоадаптеры, которые и без того были перегружены. При этом качество DVD-фильма оставляло желать лучшего. В результате пользователи с опаской поглядывали на этот новый класс устройств, что нередко случается с устройствами, стоящими "на переднем крае".
Многое поставщики компьютеров устанавливают накопители DVD-ROM в ноутбуки последнего поколения, хотя, разумеется, покупатель может и отказаться от этого накопителя. Кроме того, в поставку входит аппаратный декодер MPEG-2, для просмотра сжатого видео, представленного на DVD. Этот декодер позволяет “разгрузить" компьютер при обработке MPEG и делает возможным просмотр полноэкранного видео на персональном компьютере. После того как рабочая частота процессоров перешагнула отметку 400 М Гн, стало возможным декодирование М PEG-2 на программном уровне, что позволило отказаться от установки специальных аппаратных адаптеров.
Некоторые производители видеоадаптеров интегрируют декодер DVD в свои продукты. Такие видеоадаптеры имеют маркировку DVD MPEG-2 accelerated, однако некоторые функции распаковки они перекладывают на программное обеспечение. Любой программный декодер видео в формате MPEG использует центральный процессор, что приводит к ухудшению качества.
Совместимость накопителей DVD
Когда накопители DVD впервые появились на рынке, они рекламировались как полностью совместимые с дисководами CD-ROM. Правда, это относилось только к промышленно выпускаемым компакт-дискам и далеко не всегда было справедливым по отношению к носителям CD-R или CD-RW. К счастью, существуют стандарты, позволяющие определить совместимость приобретаемого накопителя DVD. К этим стандартам относятся MultiRead, применяемый для компьютерных дисководов, и MultiPlay, используемый для специализированных автономных устройств, таких, как проигрыватели DVD-Video или CD-DA.
Воспроизведение DVD-фильмов на ноутбуке
Для вопроизведения DVD требуется декодер MPEG-2, который реализуется на аппаратном уровне в виде адаптера PC Card или же на программном уровне — в виде программы вопроизведения DVD.
Почти все накопители DVD-ROM и дисководы DVD с возможностью перезаписи (за исключением некоторых моделей DVD-RAM) включают в себя программу воспроизведения DVD, например MyDVD или SoftDVD. Эти программы позволяют работать с DVD-фильмами точно также, как и при воспроизведении цифровых дисков на DVD-плейере.
Тем не менее, если рабочая частота процессора ноутбука менее 400 МГц, полноценная программная обработка потока MPEG-2 будет невозможной, что негативно отразится на качестве воспроизведения — фильмы будут “притормаживать", станет явным “выпадение кадров", т.е. с комфортом просмотреть фильм не удастся. Некоторые из старых ноутбуков с накопителем DVD оснащались аппаратным декодером MPEG-2, например модель IBM ThinkPad 770, или же к ним можно было приобрести специальный адаптер PC Card, например от компании Margi System^
Поскольку ноутбуки с частотой процессора менее 400 МГц не выпускаются уже много лет, разработка аппаратных декодеров MPEG-2 давно прекращена и вся работа возлагается на программный декодер. Тем не менее запомните, что воспроизведение DVD на старом ноутбуке невозможно без аппаратного декодера.
Защита DVD от копирования
В видеодисках используется несколько уровнен защиты, которые в основном определяются ассоциацией DVD Copy Control Association (DVD CCA) и компанией Macrovision. Защита от нелегального копирования обычно применяется только в DVD-Video, но совершенно не относится к программному обеспечению DVD-ROM. Например, существующая защита от копирования не позволит скопировать фильм “Матрица", но никак не повлияет на DVD-энциклопедию или какое-либо другое программное обеспечение, распространяемое на DVD-ROM.
Следует заметить, что практически все существующие системы защиты уже были "взломаны”, т.е. некоторые дополнительные затраты или соответствующее программное обеспечение позволят снять защиту и скопировать тот или иной DVD на цифровой (жесткий диск, диски DVD+RW, CD-R/RW и т.п.) или аналоговый (например, видеокассеты VHS) носитель.
Системы защиты, на создание которых было затрачено немало сил и средств, не могут успешно противостоять железной хватке профессиональных бутлегеров, но в то же время не позволяют обычному пользователю сделать копию дорогого диска на законных основаниях.
Существуют следующие основные системы защиты, которые используются в DVD-Video:
контроль регионального воспроизведения (Regional Playback Control — RPC);
система шифрования видеоданных (Content Scrambling System — CSS);
аналоговая система защиты (Analog Protection System — APS).
Внимание!
Закон об авторском праве Digital Millenium Copyright Act (DCMA), подписанный в 1998 году, зап,>ещает "взлом" системы защиты, а также распространение информации (такой, как инструментальные средства, адреса Web-узлов и т.п.) о способах взлома.
Контроль регионального воспроизведения
Система регионального воспроизведения была разработана для того, чтобы диски, проданные в определенных географических регионах, воспроизводились только на проигрывателях, которые были проданы там же. Смысл состоит в том, чтобы реализовывать кинофильмы в различных регионах мира а разное время, избегая при этом вероятности их заказов из тех областей, где фильм еще не продавался.
В стандарте RPC определены семь регионов. Диски (и проигрыватели) обычно идентифицированы маленьким логотипом или эмблемой, на которой изображен номер региона на фоне земного шара. Существуют также многозонные диски, т.е. диски, не имеющие [ierao- нальных ограничений. В том случае, если диски могут воспроизводиться в двух и более регионах, на фоне земного шара будет изображено несколько номеров.
Регион 1. США (все территории) и Канада.
Регион 2. Япония, Европа, Южная Африка и Ближний Восток.
Регион 3. Юго-Восточная и Восточная Азия.
Регион 4. Австралия, Новая Зеландия, острова Тихого океана, Центральная Америка, Мексика, Южная Америка, Карибские острова.
Регион 5. Восточная Европа, Индийский субконтинент, Африка, Северная Корея, Монголия.
Регион G. Китай.
Регион 7, Специальные международные или передвижные объекты, например авиалайнеры, круизные суда и т.п.
Региональный код встраивается в аппаратное обеспечение видеопроигрывателей DVD. Обычно предварительно установленный код соответствует только определенному региону и не может быть самостоятельно изменен. Отдельные компании, занимающиеся реализацией проигрывателей, модифицируют их таким образом, чтобы можно было воспроизводить любые диски независимо от региона. Такие проигрыватели называются region-free или code-free. Некоторые современные диски включают в себя дополнительную функцию расширения регионального кода (Region Code Enhancement— RCE), которая определяет конфигурацию проигрывателя и запрещает в некоторых случаях воспроизведение диска. Однако новейшие проигрыватели region-free обращаются непосредственно к лиску, обходя эту проверку.
Аппаратные средства накопителей DVD-ROM, применяемых в персональных компьютерах, изначально не содержали функций RPC, перекладывая эту работу на программное обеспечение, используемое для воспроизведения DVD. Программное обеспечение проигрывателя считывало региональный код с первого воспроизведенного диска и в дальнейшем воспринимало только диски данного региона. Для того чтобы сбросить этот региональный код, достаточно просто переустановить программное обеспечение. Более того, многочисленные программы, размещенные на всяческих Web-узлах, позволяют сделать это даже без переустановки. Возможность легко обойти региональные ограничения послужила толчком к тому, что начиная с (января 2000 года всем накопителям DVD-ROM пришлось использовать блок RPC-II, работающий непосредственно на аппаратном уровне.
При использовании RPC-II (или RPC-2) региональная блокировка находится в самом накопителе, а не в прстраммах воспроизведения дисков или декодирования MPEG-2. В целом региональный код может устанавливаться в накопителях RPC-II до пяти раз, т.е. после начальной установки его можно изменять еще четыре раза. Для этого применяется программное обеспечение видеопроигрывателя или специальная утилита изменения регионального кода. После четырех изменений (следовательно, после пятой установки), происходит блокировка накопителя и сохраняется код последнего определенного региона.
Система шифрования видеоданных
Основная защита дисков DVD-Video обеспечивается системой шифрования видеоданных (Content Scrambling System — CSS), которая была выпушена после того, как Американская киноассоциация (Motion Picture Association of America — МРАА) приняла решение о выпуске кинофильмов в формате DVD Именно это, как уже отмечалось, явилось основной причиной задержки выпуска DVD.
Система CSS, разработанная компанией Matsushita (Panasonic), используется для цифрового шифрования аудио- и видеоданных на DVD-Video. Для дешифрования необходима пара 40-разрядных (5-байтовых) ключей (числовых кодов). Один из ключей является уникальным кодом диска, а второй необходим для набора заголовков (VTS-файл). Ключи диска и заголовка находятся в зашифрованном виде на нулевой дорожке диска. Код CSS и запись ключа формируются во время изготовления стеклянного мастер-диска и являются частью технологического процесса.
Для того чтобы увидеть процесс шифрования в действии, выполните следующее: вставьте DVD в накопитель DVD-ROM, скопируйте файлы на жесткий диск, а затем попытайтесь их прочитать. Файлам видеодиска обычно присваиваются имена формата VTS_xx_yy. VOB (видеообъект), где хх является номером заголовка, а уу — номером раздела. Обычно файлы одного кинофильма имеют один и тот номер заголовка, причем весь фильм разбивается на несколько фрагментов объемом 1 Гбайт и менее, которые имеют различные номера разделов. Эти фрагменты, представляющие собой файлы с расширением . VOB, содержат потоки шифрованных аудио- и видеоданных, которые чередуются друг с другом. Файлы с расширением . IFO содержат информацию, используемую DVD-проигрывателем для декодирования аудио- и видеоданных в файлы . V0B. Скопируйте файлы .VOB и . IFO на жесткий диск и попробуйте непосредственно воспроизвести один иа файлов . VOB или хотя бы щелкнуть на нем
мышью. В результате на экран будет выведено зашифрованное видеоизображение или сообщение о попытке воспроизведения файлов, защищенных от копирования.
Если вы счастливый обладатель лицензионного CSS-проигрывателя (на аппаратном или программном уровне) и можете воспроизводить файлы непосредственно с DVD, наличие системы кодирования файлов вы даже и не заметите. Все DVD-проигрыватели, независимо от того, являются они специализированными автономными устройствами или частью системного программного обеспечения, имеют собственный уникальный CSS-ключ. Каждый видеодиск DVD, в свою очередь, имеет 400 5-байтовых ключей, записанных в шифрованном виде на его нулевой дорожке (программы обычно не имеют доступа к этой области диска). С помощью этого уникального кода программа декодирования восстанавливает и расшифровывает ключ диска, который, в свою очередь, используется для восстановления и расшифровки ключей заголовка. CSS, в сущности, представляет собой трехуровневую систему шифрования, которая на первый взгляд казалась весьма надежной; но вскоре все изменилось.
В октябре 1999 года 16-летний норвежский программист смог извлечь первый ключ одного из коммерческих проигрывателей, что позволило ему довольно легко расшифровать ключи диска и заголовка. Затем была написана широко известная в настоящее время программа DeCSS, позволяющая взламывать CSS-защиту любого DVD и сохранять на жестком диске расшифрованные файлы .VOB, которые могут быть воспроизведены любой программой, декодирующей MPEG-2. Не стоит и говорить о том, что эта утилита (и подобные ей) стала причиной озабоченности многих кинокомпаний и вызвала немало юридических баталий по поводу ее бесконтрольного распределения по всемирной сети. Если вы хотите ознакомиться с ходом судебных разбирательств, попробуйте задать слово "DeCSS" в качестве критерия для поисковой системы в Internet.
Однако прогресс нс остановить, и в марте 2001 года двое студентов Массачусетсского технологического института (MIT) опубликовали невероя тно короткую (всего лишь семь строк) и простую программу, которая позволяет расшифровывать CSS быстрее, чем при воспроизведении кинофильма. Этот код был продемонстрирован на двухдневном семинаре, посвященном проблемам защиты авторских прав, послужив иллюстрацией ненадежности системы защиты CSS.
Полный провал CSS привел к тому, что форум DVD начал активно интересоваться другими формами .защиты, в частности цифровыми водяными знаками, представляющими собой случайные цифровые сигналы, внедренные в поток данных. Предполагается, что такие знаки никак не повлияют на качество воспроизведения. К сожалению, применение подобной технологии водном частном стандарте DVD, не используемом в настоящее время, приводило иногда к ухудшению качества изображения, в частности к появлению размытости и цветовых пятен. Кроме того, для воспроизведения дисков с водяными знаками могут потребоваться новые аппаратные устройства.
Аналоговая система защиты (APS)
Эта система защиты (называемая также CopyGuard) разработана компанией Macrovision и предназначена для предотвращения копирования дисков DVD-Video на видеокассеты. Для реализации этой системы на диске необходимо записать дополнительные коды, а также определенным образом модифицировать DVD-проигрыватель. Предопределенные управляющие коды APS вводятся во время записи или изготовления мастер-диска DVD.
При воспроизведении диска микросхема цифроаналогового преобразователя (ЦАП), встроенная в проигрыватель Macrovision, добавляет сигналы APS к аналоговому выходному сигналу, посылаемому на экран. Дополнительные сигналы разработаны таким образом, что они совершенно незаметны во время просмотра кинофильма на экране телевизора или монитора, но при его копировании на видеокассету приводят к появлению искажений. К сожалению, некоторые телевизоры и мониторы реагируют на искажение сигнала созданием менее качественного изображения.
В APS используется две модификации сигнала, которые называются автоматической регулировкой усиления и цифровой десшисронизацией. В автоматической регул кровке усиления используются импульсы, включенные в период кадровой развертки видеосигнала. Эти импульсы никак не проявляются на экране телевизора, ио во время просмотра "пиратской" видеокассеты приводят к появлению “снежности", потере цвета и изображения, ухудшению качества и т.п. Начиная с 1985 года эта технология использовалась при записи видеокассет для их защиты от незаконного копирования. При десинхронизацни происходит изменение сигнала цветовой синхронизации, что не отражается на экране телевизора, но приводит к появления продольных полос при просмотре видеокассеты.
Следует заметить, что многие первые проигрыватели не содержат лицензионных схем Macrovision и попросту игнорируют код, включающий модификации сигнала APS. Кроме того, существуют различные стабилизаторы изображения, ретрансляторы или декодирующие модули, которые при подключении к проигрывателю или видеомагнитофону позволяют снять защиту от копирования и создать качественную копию.
Спецификации и типы накопителей CD/DVD
При выборе накопителя CD-ROM или DVD для вашего компьютера необходимо учитывать следующие параметры:
производительность накопителя;
тип интерфейса, используемый для подключения к компьютеру;
ф из и ч ес кая система загрузки и из в л ече н и я ком п а кт-д и с ка.
Параметры накопителей
Основные характеристики накопителей CD-ROM/DVD, приводимые в документации к ним, — это скорость передачи и время доступа к данным, наличие внутренних буферов и их емкость, а также тип используемого интерфейса.
Скорость передачи данных
Этот параметр определяет объем данных, который может считывать накопитель с компакт-диска на компьютер за одну секунду. При этом речь идет о непрерывном считывании данных, а не считывании с различных мест диска.
Существует два способа измерения скорости передачи. Один из них, обычно применяемый к накопителям CD/DVD, представляет собой относительную скорость “х", которая определена как множитель стандартной основной скорости. Например, в соответствии с исходным стандартом, скорость передачи накопителя CD-ROM равна 153,6 Кбайт/с. Накопители, скорость которых в 2 раза больше, указываются как накопители 2х, в 40 раз — как 40х и т.д. Исходная скорость передачи данных накопителей DVD равна 1,385 Кбайт/с. В соответствии с этим накопители, скорость которых в 20 раз выше, определяются как 20х. Следует заметить, что почти все быстрые современные накопители имеют постоянную угловую скорость (CAV), поэтому их скорость, определенная множителем "х", является максимальной скоростью, которая достигается при считывании данных с внешней части (с конца) диска. Скорость считывания данных, расположенных на внутренней части диска (в начале), примерно вдвое меньше. Следовательно, средняя скорость передачи данных находится где-то между максимальной и минимальной скоростями.
Дисководам перезаписываемых компакт-дисков, как правило, определяются скорости передачи различных ]>ежимов работы. Для накопителей CD-R обычно указываются две скорости (скорость записи и скорость считывания данных). Скорость дисковода CD-RW указывается в виде А/В/С, где А — скорость записи дисков CD-R, В — скорость записи дисков CD- RW, С— скорость считывания данных. Первый накопитель CD-RW имел скорость 2/2/6; скорость современных накопителей для ноутбуков достигает 24/10/24.
Скорость накопителей на компакт-дисках
При поиске определенного сектора данных или музыкальной дорожки на диске накопитель находит ад]>ес данных в оглавлении ТОС, которое записано на нулевой дорожке компакт-диска, после чего лазерный луч перемещается к нужному витку спирали и ожидает появления нужной последовательности битов.
Компакт-диски первоначально разрабатывались для записи звуковых файлов, поэтому скорость считывания данных накопителем должна быть постоянной. Для того чтобы поддерживать постоянную скорость считывания, данные на дисках CD-ROM записываются с использованием метода, получившего название записи с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity — CLVy Это означает, что дорожка (и соответственно данные) по отношению к считывающему устройству всегда перемещаются с одной и той же ско[юстью, равной 1,3 м/с (метров в секунду). Дорожка подставляет собой спираль, витки которой по мере приближения к центру диска располагаются более компактно. Поэтому для обеспечения постоянной линейной скорости необходимо, чтобы скорость вращения диска изменялась по определенному закону. Другими словами, при считывании данных с внутренней дорожки диск должен вращаться быстрее, а при считывании информации с внешней — медленнее. Скорость вращения диска в накопителе 1х (линейная скорость накопителя 1х равна 1,3 м/с) изменяется от 540 об/мин при считывании данных, расположенных в начале дорожки (на внутренней части диска), до 212 об/мин при чтении дорожки на внешней части диска.
Одним из способов повышения эффективности CD-ROM стало увеличение скорости дисководов, т.е. повышение частоты вращения. Дисководы, скорость вращения которых стала вдвое или вчетверо выше первоначальной, получили название накопителей 2х и 4х. Последним устройством, созданным по этой технологии, стал дисковод 12х, скорость вращения диска в котором изменялась в пределах от 2 568 до 5 959 об/мин, что позволяло поддерживать постоянную скорость передачи данных. При дальнейшем увеличении скорости вращения производители столкнулись с определенными проблемами, связанными с созданием двигателя, позволяющего быстро изменять скорость при считывании данных с различных частей диска. Именно поэтому большинство дисководов со скоростью выше 12х имеют постоянную скорость вращения (при этом линейная скорость не является постоянной). Так как угловая скорость (скорость вращения) остается неизменно постоянной, этот метод получил название записи с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity — CAV).
Дисководы CAV, как правило, работают тише, чем дисководы CLV. Это связано с тем, что двигателю не приходится постоянно увеличивать или уменьшать частоту вращения. Дисководы (в основном перезаписывающие), использующие технологии CLV и CAV, получили название Partial-CA V или Р-СА V (частично постоянная угловая скорость). Например, большинство перезаписываемых дисководов при записи диска работают в режиме CLV, а при считывании данных— в режиме CAV. В табл. 10.12 сравниваются характеристики CLV и CAV.
Таблица 10.12. Сравнительная характеристика технологий CLVhCAV
CLV
CAV
Скорость вращения диска
Различная, а зависимости от положения данных на диске (быстрее на внутренних дорожках, медленнее — на внешних)
Постоянная
Скорость передачи данных
Постоянная
Различная, в зависимости от положения данных на диске (быстрее на внутренних дорожках, медленнее — на внешних)
Уровень шума
Высокий
Низкий
Скорости дисководов CD-ROM могут быть самыми разными — от 1х до 56х и выше. В не- псрезаписываемых накопителях, скорость которых не более 12х, как правило, используется технология CLV; большинство накопителей со скоростью 16х и выше являются устройствами CAV. При использовании накопителей CAV скорость перемещения данных по отношению к
считывающему устройству изменяется в зависимости от физического расположения данных на компакт-диске (например, внутренняя или внешняя часть дорожки). Это также означает, что накопители CAV считывают данные, находящиеся на внешней части диска, быстрее данных, расположенных ближе к центру. Этим воспользовались производители, введя пользователей в заблуждение при первом появлении накопителен нового типа. Например, накопитель 12х CLV считывает данные со скоростью 1,84 Мбайт/с, причем эта скорость не зависит от расположения данных. Накопитель 16х CAV, в свою очередь, считывает данные, расположенные на внешней части диска, со скоростью 16х (2,46 Мбайт/с). Следует заметить, что скорость считывания данных с внутренней части диска гораздо ниже и достигает лишь 6,9х (1,06 Мбайт/с). Таким образом, средняя скорость чтения данных накопителя 16х составляет 11,5х или примерно 1,76 Мбайт/с. При этом среднее значение скорости даже несколько преувеличено, так как диски читаются с внутренней части (т.е. более медленной) и переходят к внешней части. Полученное значение относится к считыванию полного объема диска, а фактическая средняя скорость чтения данных значительно ниже.
Все это означает, что дисководы 12х CLV могут быть гораздо быстрее, чем накопители 16х или даже 20x1 Не забывайте, что объявленная скорость накопителей CAV является не более чем максимальной скоростью передачи данных, которая достигается при считывании данных, расположенных на внешней части диска.
В табл. 10.13 приведены основные параметры накопителей CD-ROM, в том числе скорости передачи и другие интересные данные.
Каждый столбец табл. 10.13 содержит весьма интересные данные, поэтому рассмотрим их более подробно.
Столбец 1. Объявленная скорость накопителя, которая представляет собой постоянную скорость дисководов CLV (большинство устройств, имеющих скорость 12х и ниже) или максимальную скорость накопителей CAV.
Столбцы 2-3. Время, затрачиваемое накопителем CLV па считывание всех данных определенного диска. Для накопителей CAV эти значение будут больше, так как средняя скорость считывания данных ниже, чем объявленная. В столбце 4 приведена скорость передачи данных, которая при использовании накопителей CAV достигает максимального значения только при чтении конечных данных диска.
Столбцы 4-6. Фактическая минимальная скорость накопителей CAV, минимальная скорость передачи, достигаемая при считывании данных, расположенных в начале диска, а также оптимизированная средняя скорость (приведенные значения справедливы только при чтении полностью записанного диска; при других условиях средняя скорость значительно ниже). Значения минимальной скорости передачи данных выражены в байтах в секунду (байт/с); остальные параметры приведены в формате "х".
Столбцы 7-8. Максимальные линейные скорости, достигаемые накопителем, выраженные в метрах в секунду (м/с) и милях в час (миль/ч). Эти скорости поддерживаются накопителями CLV на всем пространстве диска; накопители CAV достигают указанных скоростей только на внешней части диска.
Столбцы 9-12. Скорости вращения накопителя. В столбце 11 приведены скорости вращения диска при считывании первоначальных данных. Эти значения применимы к накопителям обоих типов (CLV или CAV). Для накопителей CAV приведенные значения постоянны, независимо от места расположения считываемых данных. В последнем столбце представлена максимальная частота вращения накопителей CLV. Поскольку большинство дисководов, имеющих скорость 12х и выше, являются устройствами CAV, значения, приведенные для накопителей 16х и далее, являются в основном теоретическими.
Таблица 10.13. Скорости накопителей CD-ROM и передачи данных
Столбец 1
Столбец 2
Столбец3
Столбец 4
Столбец5
Столбец6
Объявленная
Время
Фактическая
Минимальная
скорость
считывания
бремя считывания
Скорость передачи
скорость
скорость
CD-ROM
74-минутного
80-минутного
данных, байт/с
CD-ROM
передачи данных.
(макс. CAV)
CD(CLV)
CD(CLV)
(макс, CAV)
(мин. CAV)
байт/с (CAV)
1х
74,0
80,0
153 600
0.4*
61440
2х
37,0
40,0
307 200
0,9х
138240
4х
18.5
20,0
614 400
1,7х
261 120
6х
12,3
13,3
921600
2.6*
399 360
8х
9.3
10,0
1 228 800
3.4*
522 240
Юх
7.4
8,0
1 536 000
4,3х
660 480
12х
6,2
6,7
1 843 200
5,2*
798720
16х
4,6
5,0
2 457 600
6,9х
1 059 840
20х
3,7
4,0
3 072 000
8,6х
1320 960
24х
3,1
3.3
3 686 400
Ю.Зх
1562 080
32х
2,3
2,5
4915200
13.8х
2 119 680
4 Ох
1.9
2,0
6144000
17,2*
2641 920
48х
1.5
1.7
7 372 800
20,7*
3 179 520
50х
1,5
1.6
7 680 000
21.6х
3317 760
52х
1.4
1.5
7 987 200
22,4х
3-140 640
56х
1,3
1.4
8 601 600
24.1х
3701 760
Вибрации, возникающие при чтении дисков, могут принести к снижению скорости быстродействующих накопителей до уровня, обеспечивающего их минимальную надежность. Часто причиной разбалансировки CD-ROM становится маленькая бумажная этикетка с серийным номером, наклеенная на поверхность компакт-диска. Поэтому во многие высокоскоростные накопители CD и DVD встраиваются механизмы автобалансировкн или амортизации, позволяющие решить подобные проблемы. Единственный недостаток таких механизмов состоит в том, что при возникновении вибрации они замедляют вращение диска, снижая тем самым скорость передачи данных.
Скорость накопителей DVD
Подобно компакт-дискам, DVD вращаются против часовой стрелки (если смотреть со стороны считывающего лазера) и обычно записываются с постоянной скоростью передачи данных (Constant Linear Velocity — CLV). Это означает, что дорожка (а значит, и данные) по отношению к считывающему устройству всегда перемещается с одной и той же скоростью, равной 3.49 м/с (или 3,84 м/с на двухсторонних дисках). Дорожка представляет собой спираль, витки которой располагаются более компактно по мере приближения к центру диска. Поэтому для обеспечения постоянной линейной скорости дорожки, скорость вращения диска должна изменяться по определенному закону. Другими словами, при считывании данных с внутренней дорожки диск должен вращаться быстрее, а при считывании с внешней — медленнее. Скорость вращения диска в накопителе 1х (линейная скорость накопителя 1х равна 3,49 м/с) изменяется от 1515 об/мин при считывании данных, расположенных в начале дорожки (на внутренней части диска), до 570 об/мин при чтении конца дорожки (на внешней части диска).
Односкоростиые (1х) накопители DVD-ROM обеспечивают скорость передачи данных, равную 1,385 Мбайт/с, что эквивалентно скорости пе]юдачи данных 9х CD-ROM (скорость передачи данных дисковода lx CD-ROM составляет 153,6 Кбайт/с, или 0,1536 Мбайт/с). Однако это не означает, что накопитель lx DVD-ROM может читать компакт-диски в девять раз быстрее: скорость вращения накопителей DVD лишь в три раза больше скорости вращения подобных накопителей CD-ROM. Таким образом, накопитель lx DVD имеет примерно ту же скорость вращения, что и накопитель 2,7х CD-ROM. В технических характеристиках DVD-ROM обычно указываются два параметра, один из которых определяет скорость чтения DVD, а второй — скорость чтения компакт-дисков. Например, если накопитель DVD-ROM имеет параметр 16х/40х, то он определяет скорость чтения DVD и компакт-дисков соответственно.
Столбец 7
Столбец8
Столбец 9
Столбец 10
Столбец 11
Столбец 12
Средняя
Средняя скорость
Максимальная
Максимальная
Скорость {макс. CAV,
Скорость
скорость
передачи данных, байг/с (CAV)
линейная
линейная
мин. CLV),
вращения (макс.
CD-ROM (CAV)
скорость, м/с
скорость, миль/ч
об/мин
CLV). об/мин
0,7х
107520
1,3
2.9
214
497
1,5х
222 720
2,6
5,8
428
993
2,9х
437 760
5,2
11,6
856
1 986
4.3х
660 480
7,8
17.4
1 284
2 979
5,7х
875 520
10,4
23,3
1712
3 973
7,2х
1 09В 240
13,0
29,1
2140
4 966
8,6х
1320 960
15,6
34,9
2 568
5959
11,5х
1 758 720
20.8
46,5
3425
7 945
14,Зх
2 196 480
26,0
58,2
4 281
9931
17,2х
2 634 240
31.2
69.8
5 137
11918
22,9*
3517 440
41,6
93,1
6 849
15 890
28,6*
4 392 960
52.0
116.3
8 561
19 863
34,4х
5 276160
62,4
139.6
10 274
23 835
35,Вх
5 498 880
65,0
145,4
10 702
2482В
37,2х
5 731 920
67,6
151,2
11 130
25 821
40.1х
6151 680
72,8
162,8
11 986
27 808
Одним из способов повышения эффективности стало увеличение скорости дисководов, что выразилось в повышении частоты вращения. Дисковод, скорость вращения которого стала вдвое выше первоначальной, получил название накопителя 2х; дисковод, скорость вращения которого была увеличена в четыре раза, был назван накопителем 4х и т.д. При дальнейшем увеличении скорости вращения производители столкнулись с определенными проблемами, связанными с созданием двигателя, позволяющего очень быстро изменять скорость работы при считывании данных с различных частей диска. Это стало причиной того, что большинство быстрых накопителей DVD имеют постоянную скорость вращения (причем линейная скорость не является постоянной). Так как угловая скорость (скорость вращения) остается постоянной, этот метод, как уже упоминалось, получил название записи с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity — CAV).
Накопители, имеющие более высокую скорость, больше подходят для считывания данных, чем для воспроизведения видеофрагментов. Высокая скорость накопителя позволяет при считывании диска уменьшить время перехода с одного слоя на другой, при этом совершенно не влияя на качество видеоизображения.
Практически все существующие DVD-ROM, имеющие скорость 20х и более, являются накопителями CAV, поэтому объявленная скорость передачи достигается только при считывании данных, расположенных на внешней части диска. В табл. 10.14 приведены скорости передачи данных накопителей DVD-ROM. достигаемые при считывании DVD, а также их соотношение со скоростью дисководов CD-ROM.
Столбец 1. Объявленная скорость накопителя, которая представляет собой постоянную скорость дисководов CLV или максимальную скорость накопителей CAV (большинство накопителей DVD-ROM являются устройствами CAV).
Столбцы 2-3. Время, затрачиваемое накопителем CLV на считывание всех данных указанного диска. Для накопителей CAV эти значение будут больше, так как средняя скорость считывания данных ниже, чем объявленная. В столбце4 приведена скорость передачи данных, которая при использовании накопителей CAV достигает максимального значения только во время чтения конечных данных диска.
Таблица 10.14, Скорости накопителен DVD-ROM и скорости передачи данных
Столбец 1
Столбец 2
Столбец 3
Столбец4
Столбец 5
Столбец 6
Столбец 7
Объявленная
Время Смиты-
Время считы-
Фактическая
Минимальная
Средняя
скорость
вания одно-
вания двух-
Скорость
скорость
скорость пере-
скорость
DVD-ROM слоимого диска
слойкого
передачи данных.
DVD-ROM
дачи данных,
DVD-ROM
(макс, CAV)
DVD (CLV)
диска DVD (CLV)
байт/с (макс. CAV)
(мин. CAV)
байт/с (CAV)
(CAV)
1х
56.5
51,4
1 384 615
0,4х
553 846
0.7х
2х
28,3
25.7
2 769 231
0,9х
1 107692
1.4х
4х
14.1
12,8
5 538 462
1,7х
2353 846
2,9х
6х
9.4
8,6
8 307 692
2.5х
3461 538
4, Эх
8х
7.1
6,4
11076 923
Э.Зх
4 569 231
5,7х
Юх
5,7
5.1
13846154
4.1х
5 676 923
7,1х
12х
4.7
4.3
16 615385
5,0х
6 923 077
8,5х
16х
3,5
3,2
22153 846
6,6х
9138 462
11.5х
20х
2,8
2.6
27 692 308
8,3х
11492 308
14,2х
24х
2.4
2,1
33 230 769
9,9х
13 707 692
17,0*
32х
1.8
1.6
44 307 692
13.2х
18 276 923
226х
40х
1,4
1,3
55 384615
16,бх
22 984 615
28,Зх
48х
1.2
1.1
66 461538
19.9х
27 553 846
34,0х
50х
1t1
1.0
69 230 769
20,7х
28 661 538
35.4х
Столбцы 4-8. Фактическая минимальная скорость накопителен CAV, минимальная скорость передачи, достигаемая при считывании данных, расположенных в начале диска, а также оптимизированная средняя скорость (приведенные значения справедливы только при чтении полностью записанного диска; при других условиях средняя скорость значительно ниже). Значения минимальной скорости передачи данных выражены в байтах в секунду (байт/с), остальные параметры приведены в формате “х",
Столбцы 9-10. Максимальные линейные скорости, достигаемые накопителем, выраженные в метрах в секунду (м/с) и милях в час (миль/ч). Эти скорости поддерживаются накопителями CLV па всем п}юстранстве диска; накопители CAV достигают указанных скоростей только на внешней части диска.
Столбцы 11-12. Скорости вращения накопителя. В первом столбце приведены значения скорости вращения диска при считывании данных, расположенных в его начале. Эти значения применимы к накопителям обоих типов (CLV или CAV). Для накопителей CAV приведенные значения постоянны, независимо от места расположения считываемых данных. В столбце 12 показана максимальная частота вращения накопителей CLV-тина. Поскольку большинство высокоскоростных дисководов являются устройствами CAV, значения, приведенные в атом столбце, в основном теоретические.
Столбец 13. В этом столбце отражено быстродействие накопителей DVD по отношению к дисководам CD-ROM, Приведенные значения относятся в первую очередь не к скорости передачи данных, а к скорости вращения. Другими словами, накопитель 12х DVD читает компакт-диски с такой же скоростью, что и дисковод 32х CD-ROM. Скорости чтения компакт-дисков для большинства накопителей DVD взяты из спецификаций. Производительность некоторых накопителей благодаря использованию конструкции PCAV (Partial CAV) может быть выше величин, указанных в таблице.
Время доступа
Время доступа к данным для накопителей CD-ROM/DVD определяется так же, как и для жестких дисков. Оно равняется задержке между получением команды и моментом считывания первого бита данных. Время доступа измеряется в миллисекундах, и его стандартное паспортное значение для накопителей 24х приблизительно равно 95 мс. При этом имеется в виду среднее время доступа, поскольку реальное время зависит от расположения данных на диске. Очевидно, что при работе на внутренних дорожках диска время доступа будет меньше, чем
Столбец8
Столбец 9
Столбец 10
Столбец 11
Столбец 12
Столбец 13
Средняя
Скорость вращения
Скорость передачи
скорость пере-
Максимальная
Максимальная
однослойного DVD
Скорость вращения
при считывании
дачи данных,
линейная
линейная
(макс. CAV, мин.
однослойного DVD
накопителем
байт/с (CAV)
скорость, м/с
скорость, миль/ч
CLV), об/мин
(макс. CLV), об/мин
CD-ROM
969 231
3.5
7,8
570
1515
2.7х
1 938 462
7.0
15,6
1 139
3030
5.4х
3946 154
14.0
31.2
2 279
6059
11х
5 884615
20.9
46,8
3418
9 089
1бх
7 823 077
2,9
62,5
4558
12119
21х
9761 538
34,9
78,1
5697
15149
27х
11 769 231
41,9
93,7
6 836
18178
32х
15646 154
55.8
124,9
9115
24 238
43х
19 592 ЗОВ
69.8
156,1
11394
30 297
54х
23 469 231
83,8
187,4
13673
36357
64х
31 292 308
111,7
249,8
18 230
48 476
86х
39 184 615
139,6
312,3
22 788
60 595
107х
47 007 692
167,5
374,7
27 345
72 714
129х
40 946 154
174.6
390,3
28485
75743
134 к
при считывании информации с внешних дорожек. Поэтому в паспортах на накопители приводится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении нескольких случайных считываний данных с диска.
Разумеется, чем меньше время доступа, тем лучше, особенно в тех случаях, когда данные нужно находить и считывать быстро. Время доступа к данным на CD-ROM/DVD постоянно сокращается. Заметим, что этот параметр для накопителей CD-ROM намного хуже, чем для жестких дисков (100-200 мс для CD-ROM и 8 мс для жестких дисков). Столь существенная разница объясняется принципиальными различиями в конструкциях: в жестких дисках используется несколько головок, и диапазон их механического перемещения меньше. Накопители CD-ROM/DVD используют один лазерный луч, который перемещается вдоль всего диска. К тому же данные на компакт-диске записаны вдоль спирали и после перемещения считывающей головки для чтения данной дорожки необходимо ждать, когда лазерный луч попадет на участок с нужными данными. При чтении внешних дорожек время доступа больше, чем при чтении внутренних дорожек.
Время доступа к данным в современных накопителях CD-ROM/DVD существенно снизилось по сравнению с первыми односкоростными моделями. Обычно, когда увеличивается скорость передачи данных, соответственно уменьшается время доступа. В табл. 10.15 приведены стандартные значения этого параметра для накопителей CD-ROM различных типов.
Таблица 10.15. Стандартное время доступа к данным в накопителях
CD-ROM
Тип накопителя
Время доступа к данным, мс
Односкоростной (1х)
400
Двухскоростной(2х)
300
Трехскоростной (Зх)
200
Четырехскоростной {4к)
150
Шестискоростной (Бх)
150
Восьмискоростной -двенадцатискоростной (8х-12х)
100
Шестнадцатискоростной-двадцатичетырехскоростной (16х-24х)
90
Три дца1 и двухскоростной-пятидесягидвухскоростной и выше (32х-52х)
85-75 и меньше
Приведенные данные характерны для устройств высокого класса. В каждой категории накопителей (с одинаковой скоростью передачи данных) могут быть устройства с более высоким или с более низким значением времени доступа. Повышение точности позиционирова-
ния и увеличение обшей длины дорожки привели к тому, что в технических характеристиках накопителя обычно указывается две величины времени доступа: одна из них относится к чтению DVD, а вторая — к считыванию данных с компакт-дисков. Время доступа к данным DVD обычно на 10-20 мс больше, чем для компакт-дисков.
Кэш-па мять
Во многих накопителях CD/DVD-ROM имеются встроенные буфера, или кэш-замять. Эти буфера представляют собой устанавливаемые на плате накопителя микросхемы памяти для записи считанных данных, что позволяет передавать в компьютер за одно обращение большие массивы данных. Обычно емкость буфера составляет 256 Кбайт, хотя выпускаются модели как с большими, так и с меньшими объемами (чем больше — тем лучше!). Емкость буфера накопителей перезаписываемых CD/DVD достигает 2-8 Мбайт и более, что позволяет избежать проблем с "недобором" данных и обеспечить более плавное выполнение записи. Как правило, в более быстродействующих устройствах емкость буферов больше.
Накопители, в которых есть буфер (кэш-память), обладают рядом преимуществ. Благодаря буферу данные в компьютер могут передаваться с постоянной скоростью. Например, данные для считывания обычно разбросаны по диску, и, поскольку оптические накопители имеют относительно большое время доступа, это может привести к задержкам поступления в компьютер считываемых данных. Это практически незаметно при работе с текстами, но, если у накопителя большое время доступа и нет буфера данных, то при выводе изображений или звукового сопровождения возникающие паузы очень раздражают. Кроме того, если для управления накопителями используются достаточно сложные программы-драйверы, то а буфер может быть заранее записано оглавление диска и обращение к фрагменту запрашиваемых данных происходит намного быстрее, чем при поиске “с нуля". Рекомендуемая емкость встроенного буфера не менее 256 Кбайт, что является стандартным значением для большинства д в ад цати четы рсхс ко ростны х устройств.
Загрузка процессора
Любая аппаратная или программная часть компьютера использует процессор. Загрузкой процессора называют время, которое процессор затрачивает на выполнение определенной задачи. Низкая загрузка процессора при выполнении задачи говорит о том, что остальные устройства и программы быстрее получат к нему доступ. Применительно к накопителям CD/DVD-ROM на загрузку процессора влияют три фактора: скорость накопителя CAV, размер буфера и тип интерфейса.
Размер буфера весьма существенно влияет на загрузку процессора накопителем. Если сравнивать производительность двух одинаковых накопителей, то быстрее будет тот, у которого установлен больший объем буфера. Кроме того, этот накопитель будет меньше загружать процессор.
И наконец, тип интерфейса. Если сравнивать два CD-ROM 12х, то накопитель с интерфейсом АТА загружает процессор на 65-80%, в то время как накопитель с интерфейсом SCSI всего лишь на 11%,
Прямой доступ к памяти
В настоящее время практически во всех компьютерах устанавливается контроллер Bus Master IDE, который позволяет помещать данные непосредственно в оперативную память, минуя процессор. При использовании подобных контроллеров загрузка процессора накопителем CD/DVD-ROM (независимо от типа интерфейса) уменьшается до 11%. Если в вашей системе есть контроллер Bus Master IDE, обязательно установите для накопителей CD-ROM и жестких дисков прямой доступ к памяти.
Практически все современные накопители CD-ROM (12х и выше) и системные платы на базе процессоров Pentium поддерживают передачу данных непосредственно в память. Чтобы определить, есть ли в вашей системе поддержка прямого доступа к памяти, щелкните на пиктограмме Система (System) и окне Панель управления (Control Panel). Во вкладке
Устройства (Device Manager) щелкните на знаке "+" возле группы устройств Контроллеры жестких дисков (Hard Disk Controllers). Если в списке есть устройство Bus Master, значит, в вашей системе поддерживается прямой доступ к памяти. Для установки прямого доступа к памяти недостаточно иметь контроллер Bus Master IDE, нужны еще устройства (жесткие диски и накопители CD-ROM), которые будут поддерживать этот режим. Узнайте тип установленных в вашей системе накопителей и проконсультируйтесь у производителей о поддерживаемых свойствах. Жесткие диски и накопители CD-ROM, которые поддерживают режимы MuitiWord DMA Mode 2 (16,6 Мбайт/с), UltraDMA Mode 2 (33 Мбайт/с), UltraDMA Mode 4 (66 Мбайт/с) или более быстрые, могут использовать прямой доступ к памяти.
Для того чтобы активизировать прямой доступ к памяти жесткого диска или накопителя CD-ROM, дважды щелкните на нем во вкладке Устройства диалогового окна Свойства: Система и в появившемся окне свойств данного устройства во вкладке Настройка (Settings) установите флажок DMA.
Замечание
Если это привело к "зависанию" компьютера, перезагрузите его а режиме защиты от сбоев (Safe Mode) и сбросьте флажок DMA (Ultra-DMA). Для достижения белее высокой скорости передачи данных прямой ' доступ к памяти жесткого диска реализуется без помощи центрального процессора, поэтому проблемы с DMA могут привести к потере данных. Таким образом, в первую очередь необходимо не откладывая создать резервную копию данных.
Поддержка Bus Master IDE иногда реализуется с помощью специального драйвера для набора микросхем системной логики. Более подробную информацию можно получить на Web-, узле по адресу: www.hardwaresite.net/drvbmide.html. Все наборы микросхем, произведенные с 1995 года, обеспечивают поддержку Bus Master. Кроме того, большинство наборов микросхем, выпущенных с 1997 года, поддерживают режим UltraDMA (Ultra-АТА/33, скорость передачи 33 МГн или Ultra-АТА/66 — 66 МГц). Необходимо убедиться в том, что режим DMA активизирован, это позволит существенно повысить производительность накопителей DVD.
Интерфейс
Под интерфейсом любого накопителя понимается физическое соединение накопителя с шиной расширения. Поскольку интерфейс — это канал, с помощью которого данные передаются от накопителя к компьютеру, его значение чрезвычайно велико. Для подключения накопителя CD-ROM/CD-R/CD-RW к ноутбуку используются следующие типы интерфейсов:
порт USB;
FireWire (IEEE-1394);
SCSI/ASP] (Small Computer System Interface/Advanced SCSI Programming Interface);
IDE/ATAP1 (Integrated Device Electronics/AT Attachment Packet Interface);
параллельный порт.
С помощью интерфейса USB к ноутбуку можно подключать практически любое устройство: от клавиатуры и джойстика до накопителя CD-RW. Накопитель CD-R или CD-RW в USB-исполнении удобно использовать для резервного копирования системы. К тому же все необходимое программное обеспечение есть в Windows 95 OSR 2.1, Windows 98/Ме и Windows 2000/ХР.
Скорость передачи данных интерфейса USB 1.1 составляет 1 145-1 200 Кбайт/с, а USB 2.0 — 60 Мбайт/с (приблизительно в 40 раз вы шеф Кроме того, шина USB допускает '‘горячее" подключение устройств и поддерживает стандарт Plug and Play.
Некоторые внешние накопители CD/DVD оснащены интерфейсом FireWire (IEEE 1394 или i.Link). Это высокопроизводительный внешний интерфейс, предназначенный главным образом для использования и видеосистемах. Разработанный в качестве стандарта Аэр1е, он стал популярным в системах Macintosh. Тем не менее все ноутбуки в настоящее в[«мя поддерживают интерфейс USB 2.0 и лишь малая их часть — интерфейс FireWire, поэтому при выборе накопителя лучше остановиться на модели с интерфейсом USB.
Интерфейсом малых компьютерных систем (Small Computer System Interface — SCSI) называется специализированная шина, к которой можно подключать внешние жесткие диски для ноутбука. Как правило, перед этим следует приобрести дорогостоящий адаптер PC Card с портами SCSI, поэтому рекомедуется воспользоваться портами USB.
К интерфейсу АТ Л подключаются встроенные в ноутбук жесткие диски и внешние накопители в модульных отсеках с возможность “горячего" отключения. Тем не менее при наличии нескольких ноутбуков подключить один накопитель в их модульный отсек не всегда возможно, поэтому также стоит воспользоваться портами USB.
В прошлом были доступны некоторые внешние накопители, подключаемые к параллельному порту, который был вытеснен портом USB.
Записывающие накопители CD-ROM
Теперь вы можете создавать собственные компакт-диски (как CD-ROM, так и аудио) с помощью нового поколения устройств — записывающих накопителей CD-ROM. Для этого необходимо приобрести записываемый компакт-диск и устройство для его записи, причем затраты будут существенно ниже, чем при покупке другого устройства, например Zip или Jazz.
Для новичка в компьютерном мире темпы развития и возможности технологии компактдисков могут показаться невероятными. Например, сегодня можно приоб])ести записывающее устройство, работающее со скоростью 52х, стоимость которого не превышает 100 долларов. Существуют и тонкие накопители на компакт-дисках для портативных компьютеров. Все это можно сравнить с первой записывающей системой CD R, появившейся на рынке в 1988 году, которая стоила более 50 тыс. долларов. В ее основу был положен записывающий дисковод Yamaha, стоимостью около 35 тыс. долларов, а также дополнительные схемы кор])екции ошибок и другое функции. Это устройство работало со скоростью 1х и являлось частью подсистемы, размеры которой были сопоставимы с габаритами небольшой стиральной машины. Стоимость пустых дисков (“болванок") достигала примерно 100 долларов за штуку, что существенно отличается от сегодняшних 25-центовых дисков (не говоря уже о скидках при оптовой покупке). Дальнейшее развитие продолжалось в сторону создания образна, используемого для тиражирования дисков посредством стандартного штамповочного процесса.
В 1991 году компания Philips представила первое записывающее устройство со скоростью 2х (CDD 521), размеры которого примерно соответствовали габаритам стереоприемника, а стоимость не превышала 12 тыс. долларов. Компании Sony в 1992 году и JVC в 1993 году представили собственные модели записывающих устройств 2х, причем устройство JVC стало первым накопителем с половинной высотой 5,25-дюймового формфактора, используемого в большинстве настольных систем по сей день. В 1995 году компания Yamaha выпустила первый накопитель со скоростью 4х (CDR100) стоимостью 5 тыс. долларов. Переломный момент в системе ценообразования произошел в конце 1995 года, когда компания Hewlett-Packard разработала записывающее устройство 2х (накопитель 40201, созданный, по сути, компанией Philips) стоимостью около 1000 долларов. Именно это и послужило толчком к дальнейшему развитию. Цены быстро упали до 500 долларов, затем до 200 и ниже. В 1996 году компания Ricoh представила первый накопитель CD-RW.
Записываемый компакт-диск наилучшим образом подходит для архивирования данных своей стоимостью и простотой процесса записи (или выжигания). Еще одним преимуществом использования записываемого компакт-диска для создания архива является длительный срок хранения, намного превышающий сроки хранения на других устройствах (например, на магнитной ленте).
Существует два основных типа записываемых компакт-дисков и накопителей: записываемые CD-R (Recordable) и перезаписываемые CD-RW (Rewritable). Все накопители CD-RW могут функционировать как CD-R, причем цены накопителей CD-R и CD-RW практически одинаковы. Поэтому в настоящее время наибольшим спросом пользуются накопители CD-RW. Устройства этого типа позволяют работать с дисками как CD-R, так и CD-RW. Стоимость последних в 1,5-4 раза выше, чем CD-R, и они совместимы далеко не со всеми проигрывателями компакт-дисков и устройствами CD-ROM, поэтому накопители дисков CD-RW обычно используются для записи носителей CD-R.
Замечание
Различные отражающие свойства носителей стали причиной того, что ранние версии накопителей CD и DVD не позволяют считывать данные с дисков CD-RW. Более современные накопители, соответствующие требованиям спецификации MultiRead, справляются с этим без каких-либо проблем. Но если записывается диск, который будет затем читаться в различных системах, то лучше воспользоваться более универсальным диском CD-R.
Большинство записывающих накопителей CD-ROM — это устройства WORM (write-once, read many — однократная запись, многократное чтение), предназначенные для длительного хранения. Фактическим стандартом этого типа устройств стали накопители CD-R. Они идеально подходят для резервного копирования системы и подобных операций. Однако при частом резервном копировании или архивировании, несмотря на низкую стоимость носителя, становится невыгодно использовать устройства CD-R. В данном случае следует обратить внимание на устройства многократной записи CD-RW.
Накопители CD-R
Диски CD-R, на которые уже записаны какие-либо данные, могут воспроизводиться или считываться практически любым стандартным накопителем CD-ROM. Диски этого типа весьма удобны для хранения архивных данных и создания маетер-дисков, которые могут тиражироваться и распространяться среди служащих небольших компаний.
Диски CD-R работают по тем же принципам, что и стандартные CD-ROM, отражая лазерный луч от поверхности диска и отслеживая изменения отражательной способности при появлении переходов впадина/площадка или площадка/впадина. На обычных компактдисках спиральная дорожка выдавливается или штампуется в полякарбонатной массе. В свою очередь, диски CD-R содержат рисунок впадин, выжженный на приподнятой спиральной дорожке. Таким образом, впадины представляют собой темные (выжженные) участки, отражающие меньшее количество света. В целом отражательная способность впадин и площадок остается такой же, как и на штампованных дисках, поэтому обычные дисководы CD-ROM и проигрыватели музыкальных компакт-дисков читают как штампованные диски, так и CD-R.
Запись CD-R начинается еще до того, как вы вставите его в накопитель. Процесс изготовления носителей CD-Rm стандартных компакт-дисков практически одинаков. В том и другом случае выполняется прессование расплавленной поликарбонатной массы с использованием формообразующей матрицы. Но вместо штамповки впадин и площадок матрица формует на диске спиральную бороздку (которая называется изначальной бороздкой (pre-groove)). Если смотреть со стороны считывающего (и записывающего) лазера, расположенного под диском, эта канавка представляет собой спиральный выступ, а не углубление.
Границы спирального выступа (изначальной бороздки) имеют определенные отклонения от продольной оси (так называемые колебания). Амплитуда колебаний по отношению к расстоянию между витками дорожки достаточно мала. Расстояние между витками равно 1,6 микрона, а величина поперечного отклонения выступа достигает всего лишь 0,03 микрона. Колебания канавки CD-R модулируют некоторую дополнительную информацию, которая считывается накопителем. Сигнал синхронизации, определяемый колебаниями дорожки, модулируется вместе с временным кодом, другими данными и называется абсолютным tyre.we-
нем изначальной дорожки (Absolute Time In Pre-groove — AT1P). Временной код выражается в формате "минуты: секунды: кадр" и вводится в Q-подкоды кадров, записанных на диске. Сигнал АТ1Р дает накопителю возможность распределить необходимые области на диске перед фактической записью кадров. Технически сигнал позиционирования представляет собой "уход" частоты и определяется несущей частотой 22,05 кГц и отклонением 1 кГц. Для передачи информации используются изменения частоты колебаний.
Процесс изготовления CD-R завершается нанесением с помощью метода центрифугирования равномерного слоя органического красителя. Затем создается золотой отражающий слон. После этого поверхность диска покрывается акриловым лаком, затвердевающим в ультрафиолетовых лучах, который используется для защиты ранее созданных золотого и окрашенного слоев диска. Исследования показали, что алюминий, используемый с органическим красителем, сильно окисляется. Поэтому в CD-R используегся золотое покрытие, обладающее высокой коррозионной стойкостью и имеющее максимально возможную отражательную способность. На поверхность диска, покрытую слоем лака, методом трафаретной печати наносится слой краски, используемый для идентификации и дополнительной защиты диска. Лазерный луч, применяемый при чтении и записи диска, вначале проходит че[>ез прозрачный цоликарбонатвый слой, слой органического красителя и, отразившись от золотого слоя, снова проходит через слой красителя и пол и карбонатной массы, после чего улавливается сенсором оптического датчика накопителя.
Отражающий слой и слой органического красителя имеют те же оптические свойства, что и неразмеченный компакт-диск. Другими словами, дорожка незаписанного (чистого) диска CD-R воспринимается считывающим устройством компакт-дисков как одна длинная площадка. Лазерный луч дисковода CD-R имеет одну и ту же длину волны (780 нм), но мощность лазера, используемого для выполнения записи, в частности для нагрева окрашенного слоя, в 10 раз выше. Лазер, работающий в импульсном режиме, нагревает слой органического красителя до температуры 482-572 °F (250-300 °C). При этой температуре слой красителя буквально выгорает и становится непрозрачным. В результате лазерный луч не доходит до золотого слоя и не отражается обратно, чем достигается тот же эффект, что и при погашении отраженного лазерного сигнала, происходящем при чтении штампованных компакт-дисков.
На рис. 10.12 показаны различные слои носит елей CD-R, а также спиральная канавка, содержащая впадины, выжженные в слое органического красителя.
Носитель СО-Я
Защитный лаковый слойЬЗолотой отражающий слой -—Ч
Записывающий слой органического красителя — Изначальная канавка Поли карбонатная подложка
Выжженные впадиныВыжженные впадиныСчитывающий /записывающий лазер
Выжженные впадины
Выжженные впадины
Рис. 10.12. Слои носителей CD-R
Во время чтения диска накопитель считывает несуществующие впадины, в качестве которых выступают участки с низкой отражательной способностью. Эти участки появляются при нагревании органического красителя, поэтому часто процесс записи диска называют выжиганием. Выжженные участки красителя изменяют свои оптические свойства и становятся неотражающими. Изменение этих свойств возможно лишь один раз, поэтому CD-R называют носителями с однократной записью.
Емкость дисков CD-R
Накопители CD-R могут работать как со стандартными дисками емкостью 650 Мбайт (что эквивалентно 74 мин музыки), так и с более емкими 700-мегабайтовым и "болванками" CD-R (80 мин музыки). Стоимость 80-минутных дисков выше всего на 2 цента, так почему бы не приобретать только носители с большей емкостью? Конечно, лишние 50 Мбайт никогда не помешают, но 80-минутные диски иногда не читаются накопителями CD-ROM, CD-DA или автомобильными аудиопроигрывателям и. Эго связано с тем, что для получения дополнительных 50 Мбайт (6 мин) пришлось увеличить плотность расположения витков спиральной дорожки, что привело, в свою очередь, к некоторым проблемам. Поэтому, если вы собираетесь использовать диски для записи звуковых файлов или обмена данными, лучше воспользоваться стандартными 74-минутными дисками. А для других целей прекрасно подойдут и 80-минутные носители.
Некоторые накопители и соответствую шее программное обеспечение могут расширять “зону обжига", что позволяет записывать данные в конечную область диска и увеличивать таким образом область данных. Это связано с определенным риском, так как может привести к несовместимости записанных дисков. Многие накопители, в частности это относится к более ранним моделям, начинают сбоить при чтении данных, записанных в конце “пережженного" диска. Поэтому к “разгону" компакт-дисков следует подходить только как к эксперименту. Диски, записанные подобным образом, хорошо работают на "родном" накопителе или с собственным программным обеспечением, но их использование в “чужой” системе весьма П]Х>блематично.
В настоящее время некоторые производители предлагают 90-минутные (790 Мбайт) и 99-минутные (870 Мбайт) носители, благодаря которым процесс записи немного упрощается. Проведенные эксперименты, результаты которых были опубликованы на Web-узле Tom's Hardware (www. tomshardware. com), показали, что большинство стандартных накопителей CD-RW позволяют с достаточной степенью надежности записывать на 90-минутный носитель до 89:59 мин музыки; при этом носители CD-R могут воспроизводиться практически любыми автомобильными или домашними электронными проигрывателями. Тем не менее многие накопители могут записать на носитель этого типа 90 или более минут музыки (или эквивалентный объем компьютерных данных).
Совет Вас интересует, сможет ли накопитель обрабатывать 90- или 99-минутные носители? Специалисты компании-изготовителя, вероятно, ответят "нет", однако список совместимых накопителей, составленной компанией Jan Distribuidora (ведущий поставщик электронной техники а Доминиканской Республике; www. jan .com. do/Archivos/90minCompatibiliCyBurner‘sFinal .pdf), позволит получить правильный ответ. Приобретая носители большой емкости, всегда обращайте внимание на их совместимость.
Скорости накопителей CD-R
Максимальная скорость записи накопителей CD-R составляет 52х, поэтому необходимо ознакомиться с характеристиками соответствующих носителей.
Большинство носителей из представленных ныне на рынке поддерживают скорость записи 24х. Если скорость записи накопителя выше 24х, найдите носители, которые обеспечивают максимальную скорость записи и поставляются изготовителем, продукция которого поддерживается накопителем. В случае необходимости инсталлируйте последнюю версию "прошивки" для получения максимальной скорости записи.
Запись аудиоданных иногда требует ограничения скорости до 8х или ниже. Это же правило пригодится с том случае, если с записью данных надиск связаны какие-либо проблемы.
Накопители CD-RW
В начале 1996 года промышленный консорциум, в который вошли компании Ricoh, Philips, Sony, Yamaha, Hewlett-Packard и Mitsubishi Chemical Corporation, опубликовал формат CD-RW. В мае 1996 года был представлен первый накопитель CD-RW, в создании которого основное участие принимала компании Ricoh. Это был накопитель MP6200S, представ-
ляющий собой модуль с номинальными скоростями 2/2/6 (2х — запись, 2х — перезапись, 6х — чтение). В это же время вышла в свет третья часть спецификации Orange Book, которая официально определила стандарт CD-RW.
Накопители CD-RW обратно совместимы с устройствами CD-R и позволяют читать или записывать данные на носители CD-R. Кроме того, накопитель CD-RW может успешно использоваться в качестве CD-R. Благодаря этим свойствам накопители CD-RW практически вытеснили дисководы CD-R на сегодняшнем компьютерном рынке. Процесс записи дисков CD-RW происходит так же, как и CD-R, и отличается только тем, что данные на носителе CD-RW могут быть удалены и записаны снова. Диски этого типа весьма удобны для создания прототипа, который будет тиражироваться на менее дорогих CD-R или даже на штампованных компакт-дисках. Носители CD-RW могут перезаписываться до 1000 и более раз. Кроме того, при наличии программного обеспечения пакетной записи CD-RW могут обрабатываться подобно гигантскому гибкому диску, файлы которого легко перетаскиваются, копируются или удаляются. Носители CD-RW примерно вдвое дороже дисков CD-R, но в то же время гораздо дешевле, чем оптические картриджи или другие сменные форматы. Все это делает CD-RW наиболее приемлемой технологией создания резервных копий системы, архивирования файлов и решения любых других задач, связанных с хранением данных.
Носители CD-RW и CD-R имеют четыре основных отличия. Если говорить кратко, то для дисков CD-RW характерно следующее:
они могут перезаписываться;
имеют более высокую сто и мость;
отличаются меньшей скоростью записи;
имеют более низкую отражательную способность.
Помимо высокой стоимости и возможности перезаписи данных, носители CD-RW отличаются также более низкой (в два и более раза) скоростью записи. Это связано с тем, что при выполнении записи на обработку каждой области диска лазеру требуется больше времени. Диски CD-RW также имеют более низкую отражательную способность, что ограничивает их читаемость. Носители CD-RW, например, не читаются многими стандартными накопителями CD-ROM и CD-R. Поэтому для записи музыкальных дисков или совместимости с накопителями разных типов лучше использовать CD-R. Следует заметить, что технология MultiRead, поддерживаемая в настоящее время практически всеми накопителями со скоростью 24х и выше, позволяет читать CD-RW без каких-либо проблем. Наличие этой возможности определяется по логотипу MultiRead, нанесенному на корпус накопителя CD-ROM
Для создания подобия впадин на поверхности диска в накопителях и носителях CD-RW используется процесс изменения фазы состояния. Диски создаются на поликарбонатаой подложке, содержащей предварительно отформованную спиральную канавку волнистой формы, колебания которой определяют информацию позиционирования. Верхняя часть основы покрывается специальным диэлектрическим слоем (изоляцией), после чего наносится записывающий слой, еще один слой диэлектрика и алюминиевый отражающий слой. Затем поверхность диска покрывается акриловым лаком, затвердевающим в ультрафиолетовых лучах, который используется для защиты рапсе созданных слоев диска. Диэлектрические слои, расположенные выше и ниже записывающего слоя, предназначены для экранирования поли- карбонатной подложки и отражающего металлического слоя от интенсивного нагрева, используемого во время процесса записи с изменением фазы состояния.
На рис. 10.13 показаны различные слои носителя CD-RW, а также спиральная канавка, содержащая впадины, выжженные в записывающем слое.
Как уже отмечалось, запись CD-R осуществляется посредством нагрева определенных участков органического красителя (т.е. слоя записи). В свою очередь, записывающий слой CD-RW представляет собой сплав серебра, индия, сурьмы и теллура (Ag-In-Sb-Te), обладающий
возможностью фазовых приращений. В качестве отражающей части записывающего слоя используется сплав алюминия, который ничем не отличается от применяемого в обычных штампованных дисках. Во время операции считывания или записи данных лазерное устройство расположено с нижней стороны диска. Если смотреть со стороны лазера, спиральная канавка будет выглядеть как выступ, причем записывающий слой диска будет располагаться на его верхней плоскости.
Носитель CD-RW
Поликарбоиатная подложкаПоликарбоиатная подложкаВыжженные впадиныВыжженные впадиныЗащитный лаковый слой Алюминиевый отражающий слой Диэлектрический изолирующий слой Слой записи с изменением фазы состояния Диэлектрический изолирующий спой Изначальная канавка
Поликарбоиатная подложка
Поликарбоиатная подложка
Выжженные впадины
Выжженные впадины
Счигывающий/загысывающий лазер
Рис. 10.13. Слои носителя CD-RW
Сплав Ag-In-Sb-Te, используемый в качестве записывающего слоя, имеет поликристалли- ческую структуру с отражательной способностью 20%. Во время записи данных па CD-RW лазер может работать в двух режимах, которые называются Р-эанисью и Р-стираннем. В режиме P-записи лазерный луч нагревает материал записывающего слоя до температуры 500-700 °C (932-1229 °F), что приводит к его плавлению. В жидком состоянии молекулы сплава начинают свободно перемещаться, в результате чего материал теряет свою кристаллическую структуру и переходит в аморфное (хаотическое) состояние. Отражательная способность материала, застывшего в аморфном состоянии, снижается до 5%. При чтении диска области с различными оптическими свойствами воспринимаются так же, как и впадины обычного штампованного CD-ROM.
Если бы диски CD-RW использовались только для чтения, на этом можно было бы и закончить. Но ведь эти носители могут перезаписываться, т.е. должен быть способ, позволяющий восстанавливать пол и кристаллическую структуру материала. Этот способ связан с маломощным режимом Р-стирания, применяемым лазером. В режиме стирания слой активного материала нагревается примерно до температуры 200 °C (392 °F), которая значительно ниже точки плавления, но достаточна для размягчения материала. При нагреве активного слоя до указанной температуры с последующим медленным охлаждением происходит преобразование структуры материала на молекулярном уровне, т.е. переход из аморфного в кристаллическое состояние. При этом отражательная способность материала повышается до 20%. Области, имеющие более высокую отражательную способность, выполняют ту же функцию, что
и зоны штампованного компакт-диска.
Хотя такой режим работы лазера и называется Р-стираннем, непосредственного стирания данных не происходит. Вместо этого на дисках CD-RW применяется технология прямой перезаписи данных, при использовании которой участки, имеющие более низкую отражательную способность, не стираются, а просто перезаписываются. Другими словами, во время записи данных лазер постоянно включен и генерирует импульсы различной мощности, создавая тем самым области аморфной и поликристаллической структуры с различными оптическими свойствами. Структура создаваемых областей совершенно не зависит от их предыдущего состояния. Этот метой во многом напоминает способы записи данных на магнитный диск, где используется та же технология прямой перезаписи. Каждый сектор уже имеет определенную структуру данных, поэтому во время записи данных достаточно записать их новую структуру. Секторы также не стираются, а просто перезаписываются. Носители дисков CD-RW могут записываться и перезаписываться до 1000 раз.
Скорости накопителей CD-RW
Согласно спецификации CD-RW, т.е. части Ш тома 1 исходного стандарта Orange Book, скорость записи данных может достигать 4х. Новые разработки в области носителей и дисководов потребовали более высоких скоростей. Поэтому в мае 2000 года была опубликована часть Ш тома 2, определяющая запись дисков CD-RW в диапазоне скоростей от 4х до Юх. Новая редакция стандарта CD-RW получила название High-Speed Rewritable. Диски и накопители, поддерживающие скорости CD-RW от 4х и выше, должны иметь соответствую ший логотип. В сентябре 2002 года была опубликована часть П тома 3 стандарта Orange Book, которая описывает накопители Ultra-Speed, представляющие собой дисководы CD-R с возможностью записи данных на ско]юсти 8х-24х.
Носители (диски) High-Speed отличаются от стандартных, поэтому могут использоваться только в накопителях High-Speed CD-RW. В том случае, если вы попытаетесь записать диск High-Speed в накопителе 2х/4х CD-RW, в процессе записи произойдет сбой и на экране появится соответствующее сообщение об ошибке. Обратите внимание, что применение более медленных носителей CD-RW (4х и ниже) в высокоскоростных накопителях High-Speed позволяет записывать данные только с той скоростью, которая определена для указанных носителей.
Совместимость накопителей: спецификации MultiRead
Оригинальные стандарты компакт-дисков Red Book и Yellow Book определили, что минимальная отражательная способность площадок компакт-диска должна достигать примерно 70%, а максимальная отражательная способность впадин — около 28%. Это означает, что плоская область диска должна отразить не менее 70% лазерных лучей, попадающих на площадки, а впадины — не более 28% лучей. Эти стандарты разрабатывались в начале 1980-х годов. Чувствительность диодов, которые использовались в то время в фогоприемниках накопителей, была относительно низкой. Поэтому к оптическим свойствам используемого материала предъявляли достаточно высокие требования, позволяющие обеспечить необходимую контрастность между площадками и впадинами диска.
Отражательная способность площадок диска CD-RW составляет примерно 20% (плюс- минус 5%), а отражательная способность впадин — всего лишь 5%, что значительно ниже первоначальных требований. К счастью, оказалось, что при использовании дополнительной схемы автоматической регулировки усиления (АРУ) коэффициент усиления схемы детектора значительно повышается; это позволяет читать CD-RW, имеющие более низкую отражательную способность. Таким образом, накопители CD-ROM, не предназначенные первоначально для чтения CD-RW, получали такую возможность после некоторой несложной доработки. Проблемы с чтением CD-RW чаще всего возникают при использовании накопителей CD-ROM. Диски CD-RW впервые появились в 1996 году и получили широкое распространение примерно через год. Поэтому в большинстве накопителей CD-ROM, выпущенных до 1997 года, при чтении возникали определенные проблемы. Трудности при чтении CD-R или CD-RW на накопителях DVD-Video и DVD-ROM связаны главным образом с несоответствием частоты используемого лазера. При чтении CD-R подобные проблемы возникают чаще, чем при использовании CD-RW,
Существует также проблема совместимости дисков DVD. Она заключается не только в несоответствии отражательной способности материала и длины волны лазера, используемого при чтении DVD. Отражательная способность компакт-дисков при использовании лазера с соответствующей длиной волны, равной 780 нм, достаточно высока, но при изменении длины волны это свойство заметно ухудшается. Обычно для считывания данных в накопителях CD-ROM используется инфракрасный лазер с длиной волны 780 нм; в накопителях DVD д.чя этого применяется красный лазер, длина волны которого равна 650 нм. Алюминиевое покрытие, используемое в компакт-дисках, достаточно хорошо отражает лазерный луч с более короткой длиной волны, что позволяет накопителям DVD без каких-либо проблем читать коммерческие диски CD-ROM. Тем не менее для чтения дисков CD-R или RW накопители DVD никак не подходили.
Первой компанией, предложившей решение этой проблемы, была Sony, за ней последовали все остальные производители накопителей DVD, Речь идет о датчике сдвоенного лазера, объединяющего в себе лазерь! с длиной волны 650 нм (DVD) и 780 им (CD). В некоторых накопителях для этого использовались два механизма считывания с разными оптическими системами, конструктивно выполненными на одном шасси. В конечном счете на смену таким устройствам пришли сдвоенные лазерные модули, в которых используется только одна оптическая система, что позволило уменьшить размеры и стоимость конструкции. Поскольку многие производители предлагают несколько различных устройств, в том числе и более дешевые, без сдвоенного лазерного датчика, возникла необходимость в создании стандарта, который позволил бы потребителю ознакомиться с возможностями приобретаемого накопителя.
Как же узнать о совместимости накопителя с дисками CD-R и RW? Для указания совместимости того или иного накопителя ассоциация OSTA (Optical Storage Technology Association) разработала промышленный стандарт, систему тестирования и логотип, которые должны гарантировать определенные уровни совместимости. Все это называется спецификациями MultiRead. В настоящее время существуют следующие уровни спецификации:
MultiRead для накопителей CD-ROM;
MultiRead2 для накопителей DVD-ROM.
Кроме того, разработан аналогичный стандарт MultiPlay, который предназначен для владельцев устройств DVD-Video и CD-DA,
В табл. 10.16 показаны два уровня спецификации MultiRead, присвоение которых определенному диску или накопителю гарантирует соответствующий уровень совместимости.
Таблица 10.16. Стандарты MultiRead и MultiRead2 для накопителей CD/DVD
Носитель
MultiRead
MultiRead2
CD-DA (Digital Audio)
X
X
CD-ПОМ
X
X
CD-R
X
X
CD-RW
X
X
DVD-ROM
—
X
OVD-Video
X
DVD-Audio
—
X
DVD-RAM
—
X
X — накопитель будет считывать с этого носителя.
Обратите внимание, что MuitiRead также указывает на возможность дисковода читать диски, записанные в режиме пакетной записи. Это связано с тем, что данный режим чаще всего используется для записи носителей CD-R и CD-RW.
Чтобы узнать, совместим ли ваш накопитель с одним из этих стандартов, просто поищите на накопителе логотип одного из них (рис. 10.14),
MultiRead MultiRead2
Рис. 10.14. Логотипы MultiRead и MultiRead2
Наличие одного из этих логотипов гарантирует соответствующий уровень совместимости. Если вы приобретаете накопитель CD-ROM или DVD и хотите считывать перезаписываемые или записываемые диски, убедитесь, что на накопителе есть логотип Multi Read. Для накопителей DVD версия MukiRead будет намного дороже в связи с дополнительной стоимостью механизмов, работающих с двумя лазерами. Практически все накопители DVD-ROM, используемые в компьютерных системах, имеют сдвоенный механизм считывания что позволяет считывать данные С дисков CD-R и CD-RW. Правда, в видеоплейерах DVD, применяемых в домашних кинотеатрах, этот механизм не используется.
Для получения последних версий спецификаций MultiRead (редакция 1.11, 23 октября 1997 года) и Multi Read 2 (редакция 1.0,6 декабря 1999 года) обратитесь на Web-узел О ST А.
Недогрузка буфера
Вне зависимости от того, в каком режиме (Disk At Once или Track At Once) происходит запись диска, данные записываются на спиральную дорожку носителя CD-R/RW, образуя определенный рисунок на ее поверхности. Накопитель, в отличие от жесткого диска, не может определить, в каком месте начинается и заканчивается запись, поэтому процесс записи данных продолжается до конца диска или дорожки. В противном случае может произойти повреждение записи или диска. Это означает, что программное обеспечение, используемое для записи компакт-дисков, а также аппаратные компоненты должны обеспечить непрерывный поток данных, идущий к накопителю во время записи диска. Для этого записывающее программное обеспечение использует буфер, который создается па жестком диске для временного хранения данных, посылаемых в накопитель.
В том случае, если система не обеспечивает определенную скорость поступления данных, происходит сбой выполнения записи и появляется сообщение о недогрузке буфера. Это сообщение указывает на то, что накопитель должен прервать операцию записи из-за отсутствия данных, необходимых для записи компакт-диска. Подобная ситуация в течение многих лет была самой большой проблемой, возникающей во время записи дисков.
Наилучшим выходом из создавшегося положения является уменьшение скорости записи, увеличение объема буфера или использование более быстрого интерфейса и читающего накопителя. Никто не хочет записывать диски на более медленной скорости (ведь не зря же покупали быстрый дисковод), поэтому остается только повышение размера бу4>ера и увеличение скорости интерфейса. К слову сказать, зачастую к недогрузке буфера приводит просмотр Web-страниц или работа с какой-либо программой во время записи диска.
Защита от недогрузки буфера
Компания Sanyo разработала технологию BURN-Proof, которая позволила раз и навсегда покончить с недогрузкой буфера. Несмотря на то что название этой технологии (Buffer UnderRuN — BURN) ассоциируется у многих пользователей с защитой от “выжигания” (т.е. записи) диска, практические испытания доказали ее высокую эффективность и надежность.
Многие компания последовали примеру Sanyo и разработали собственные аналогичные и совместимые технологии, получившие самые разные названия. К числу наиболее известных относятся следующие:
В U RN- Р roof от Sanyo;
Just Link от Ricoh;
Waste-Proof от Yamaha;
Safeburn, также от Yamaha;
Superlink от Mediatek.
С этими технологиями можно встретиться при использовании самых разных накопителей, так как соответствующие лицензии приобретены множеством производителей.
Технология защиты от недогрузки буфера реализована с помощью специального набора микросхем, посредством которого осуществляется текущий контроль буфера накопителя. При возникновении опасности недогрузки буфера операция записи приостанавливается до тех пор, пока данные не заполнят буфер. После наполнения буфера накопитель определяет место, где была прервана запись, и возобновляет ее непосредственно с той же позиции.
В соответствии с требованиями спецификации Orange Book, промежуток между данными, записанными на компакт-диске, не должен превышать 100 мс (миллисекунд). При использовании технологии защиты от недогрузки промежуток между возобновленными записями не превышает 40-45 мс, что соответствует указанным требованиям. Эта промежутки легко компенсируются кодом коррекции ошибок, встраиваемым в запись, поэтому потери данных не происходит.
Следует заметить, что данная технология должна поддерживаться не только накопителем, но и используемым программным обеспечением. К счастью, все наиболее распространенные программы для записи компакт-дисков, существующие на сегодняшнем рынке, поддерживают эту технологию.
Накопитель, включающий в себя защиту от недогрузки буфера, позволяет во время записи диска работать с любой программой, не опасаясь повредить записываемые данные.
Программное обеспечение для записи CD-R/RW
Это программное обеспечение преобразует данные на жестком диске в формат CD-R/RW. Чаше всего оно поставляется вместе с накопителем. Windows ХР и операционные системы более поздних версий содержат встроенное программное обеспечение для записи компактдисков (для записи данных на диски DVD-RAM с помощью накопителей DVD-RAM какое- либо специальное программное обеспечение не требуется). При использовании операционных систем более старых, чем Windows ХР, следует приобрести и установить соответствующее программное обеспечение сторонних производителей, необходимое для записи дисков. К числу наиболее известных приложений этого типа относятся Easy CD Creator (компания Roxio) и Nero Burning ROM (Ahead Software), которые, по мнению многих пользователей, являются наиболее мощными и простыми для использования.
Ранее технология записи компакт-дисков подразумевала наличие полной реплики компакт-диска на жестком диске. По сути, в некоторых программах требовалось создание отдельного, выделенного, раздела на жестком диске. При этом пользователь копировал все файлы в определенную область жесткого диска, создавая структуру каталогов компакт-диска, и затем программа создавала точную копию каждого сектора компакт-диска, включая каждый файл, информацию о каталогах и томе диска, после чего все это копировалось на CD-R. В результате для записи компакт-диска требовалось наличие свободных 1,5 Гбайт (2 компактдиска по 650 Мбайт каждый =1,3 Гбайт + резерв - 1,5 Гбайт) на жестком диске. В настоящее время программы записи поддерживают создание виртуальной копии (изображения), отменяя тем самым необходимость в указанном объеме свободного пространства. Пользователь выбирает файлы и каталоги для записи, и программа создает на компакт-диске виртуальную структуру каталогов. Это позволяет выбирать файлы из разных каталогов различных жестких дисков или даже сетевых накопителей либо других дисководов CD-ROM, после чего спокойно записывать данные на CD-R. Подобный метод предназначен для накопителей с хорошей скоростью передачи данных и качественной защитой от переполнения буфера (или большим внутренним буфером памяти).
Если после выполнения этих рекомендаций при записи появляются ошибки, попробуйте уменьшить скорость записи.
Стандарты перезаписываемых устройств и дисков DVD
История перезаписываемых устройств и дисков DVD началась в апреле 1997 года, когда компании, входящие в группу DVD Forum, представили спецификации для перезаписываемых DVD, DVD-RAM и DVD-R. Немного позже в их число вошел также диск DVD-RW.
Эти стандарты не оправдали ожиданий, и поэтому ведущие компании, занимающиеся производством оптических дисков и накопителей, сформировали собственную группу, получившую название DVD+RW Alliance, и создали стандарт DVD+R и DVD+RW. Первые накопители DVD+-RW появились в ноутбуках в начале 2003 года.
Несмотря на все усилия этой группы, которая старалась создать объединенные стандарты, началась война стандартов, подобная войне 1980-х годов в видеоиндустрии VHS/Beta. Компьютерная и киноиндустрия увязли в борьбе, которая должна была определить, какая из форм DVD выживет. В табл. 10.17 приведено сравнение стандартов перезаписываемых DVD, а в табл. 10.18 — сравнение дисководов и носителей разных стандартов DVD.
Таблица 10.17. Стандарты пера записываемых DVD
Формат
Когда представлен
Емкость, Гбайт
Совместимость
DVD-RAM
Июль 1997 г.
До 4.7
Совместим только с накопителями DVD, поддерживающими стандарт MultiRead2
DVD-R/RW
Июль 1997 г. /ноябрь 1999 г,
До 4.7
Читается большинством существующих накопителей и записывающих устройств DVD
DVD+R/RW
Март 2001 г./май 2001 г.
До 4,7
Читается большинством сушествующик накопителей и записывающих устройств DVD, имеющих расширения для записи видеоданных
Таблица 10,18. Совместимость накопителей и носителей DVD
Накопители
CD-ROM
CD-R
CD-RW
DVD-Video
DVD-ROM
DVD-R
DVD-RAM
DVD-RW
DVD+RW
DVD+R
Проигрыватель
DVD-Video
R
7
?
R
—
R
7
R
R
R
Накопитель DVD-ROM
R
R
R
R
я
R
7
R
R
R
Накопитель DVD-R
R
R/W
R/W
R
R
R/W
—
Я
Я
Накопитель DVD-RAM
R
я
R
R
R
R’
R/W
R
R
R
Накопитель DVD-RW
Я
ям
RM
R
Я
RM
—
RyW
R
A
Накопитель DVD+R/RW
R
R/W
R/W
Я
R
R
Я’
R
RM
R/W"
Накопитель DVD-Multi*
R
RM
R/W
R
R
R
я/w
RM
R1
Я
Накопитель DVD±R/RW
R
RM
R/W
R
R
R/W
R*
RM
R/W
R/W
R—Read (чтение), W—Write (запись).
Прочерк — не читается или не записывается.
Знак вопроса — читается накопителями MukiRcad/MultiPlay.
* Некоторые из этих дисководов также записывают данные на носители DVD-R.
? Совместимость по чтению для носителей DVD-RAM зависит ат накопителя; для получения подробной информации обратитесь к прилагаемой к дисководу документации.
^Некоторые накопители DVD+RW первого поколения не позволяют записывать диски DVD+R; обратитесь к изготовителю за обновлением или заменой накопителя.
^ Спецификация DVD Forum для накопителей, которые совместимы со всеми стандартами DVD Forum (DVD+R/RW не является стандартом DVD Forum).
Может потребоваться поддержка носителей другого типа (тип 2).
6 Некоторые из этих дисководов также записывают данные на носители DVD-RAM.
Проанализировав данные, указанные в табл. 10.18, можно сделать следующие выводы:
если говорить о чтении данных, то среди "одноформатных” дисководов накопители DVD+R/RW являются наиболее совместимыми с носителями различных типов;
увеличение числа производителей, выпускающих многоформатные накопители, позволяет решить постоянную проблему совместимости носителей и накопителей.
Формат DVD+R/RW, отличающийся низкой стоимостью накопителей и носителей, обеспечивает самую высокую совместимость с существующими форматами, а также имеет
определенные особенности, которые делают его наиболее подходящим инструментом как для записи видеоданных, так и для хранения информации на ПК.
Совет
Организации DVD Forum (DVD-RW) и DVD+RW Alliance (DVD+RW) объявили описанный формат наиболее подходящим для использования в накопителях DVD-ROM и автономных DVD-проигрывателях. В общем, DVD+RW является самым поддерживаемым форматом (см. Web-узел ww.dvdrw. com/intell ikey.html), что зависит от конкретного накопителя или проигрывателя DVD. Для определения совместимости имеющихся дисководов и носителей рекомендуется обратиться к перечисленным ниже ресурсам.
Базы данных, относящиеся к определенным накопителям и носителям. Наиболее известные из них представлены на следующих Web-узлах:
www.dvdrw.com.compatlbility.html (совместимость с DVD+R/RW);
www.dvdplusrw.org/resources/compatibi1icylistdvdvideo.html (совместимость c DVD+R/RW);
www.dvdplusrw.org/resources/compatibilitylist_dvdrom.html (совместимость c DVD+R/RW);
www. vchhelp. com/dvdplayerB (все типы носителей DVD/CD);
www. vchheIp. с от / dvdwri ter а (все типы носителей DVD/CD);
www.hp.cam.cposupport/information_Btorage/Support_doc/lpg4101.html (совместимость носителей DVD+R/RW с проигрывателями и накопителями);
www. apple . com/dvd/compatibility/ (совместимость c DVD-R).
Информация, предоставленная изготовителями носителей и накопителей. Для ее получения обратитесь на Web-узел производителя или к руководству по использованию устройства.
Для того чтобы некоторые накопители могли читать носители DVD+RW, перед записью необходимо эмулировать использование носителя DVD+R. Более подробно это рассматривается далее в главе.
DVD-RAM
Накопители DVD-RAM используют технологию изменения фазы, схожую с технологией CD-RW. Диски DVD-RAM не считываются большинством стандартных накопителей DVD-ROM, поскольку диски для них по-разному отражают свет и хранят данные в различных форматах. (Следует отметить, что DVD-R обратно совместим с DVD-ROM.) Накопители DVD-ROM, которые могут считывать диски DVD-RAM, появились на рынке в начале 1999 года и соответствуют спецификации MultiRead2. Накопители DVD-ROM и проигрыватели DVD-Video, соответствующие спецификации MultiRead2, могут считывать диски DVD-RAM.
Первые носители DVD-RAM, представленные весной 1998 года, имели емкость 2,6 Гбайт (односторонний) или 5,2 Гбайт (двухсторонний). В конце 1999 года появились диски DVD- RAM версии 2, емкостью 4,7 Гбайт, а в 2000 году были представлены двухсторонние диски емкостью 9,4 Гбайт. Накопители DVD-RAM позволяют считывать данные с носителей DVD- Video, DVD-ROM и компакт-дисков. В свою очередь, накопители DVD-ROM и проигрыватели DVD-Video, существующие в настоящее время, не позволяют читать диски DVD-RAM.
Технология DVD-RAM использует так называемую методику записи на волнообразные выступы и желобки. В соответствии с этой методикой сигнал записывается и на выступы (площадь между желобками), и в сами желобки, которые формируются при создании диска. Частота колебания дорожек служит информацией для синхронизации. Кроме того, диск содержит специальные заголовки секторов, которые наносятся на него при создании. На рис. 10.15 показаны волнообразные дорожки (выступы и желобки) с записанными на них данными.
Для записи на диск применяется метод изменения фазы, в соответствии с которым данные записываются на участок, выборочно нагретый с помощью лазера высокой мощности. Записывающий лазер накопителя DVD-RAM переводит участок поверхности диска из кристаллического в аморфное состояние за счет нагревания поверхности. Кристаллическая и аморфная поверхности имеют разные коэффициенты отражения. Сигнал считывается благо-
даря разнице в отражении лазерного луча от кристаллической и аморфной поверхностей. Модуляция и коды коррекции ошибок такие же, как и для DVD-Video и DVD-ROM, что обеспечивает совместимость с остальными форматами DVD. Во время перезаписи лазер с более низкой энергией нагревает поверхность, в результате чего она вновь кристаллизируется.
Как односторонние, так и двухсторонние диски должны упаковываться в картриджи. Двухсторонние диски должны все время оставаться внутри картриджа, а односторонние при необходимости можно вынимать из него.
Технические характеристики накопителей DVD-RAM приведены в табл. 10.19.
Таблица 10.19. Технические характеристики DVD-RAM
Емкость носителя, Гбайт
2,6 (для одностороннего диска); 6,2 (для двухстороннего диска)
Диаметр диска, мм
Толщина диска, мм
Метод записи
Длина волны лазера, нм
Числовое значение апертуры линзы
Длина бита данных, мкм Шаг дорожки, мкм Формат дорожки
80-120
1,2 (составная структура 0,6x2) Изменения фазы
650
0.6
0,41-0.43
0,74
Волнообразные выступы и желобки
DVD-R
Это носитель, на который можно записывать один раз, как и на CD-R. Подобно CD-R, он идеально подходит для архивирования данных и создания дистрибутивов.
Односторонний DVD-R (рис. 10.16) может хранить до 4,7 Гбайт данных, т.е. почти в 6 раз больше, чем CD-R. Двухсторонний DVD-R может содержать вдвое больше информации. Технология DVD-R использует органическое покрытие. Как и в CD-R, органическое покрытие DVD-R стоит недорого.
Для обеспечения точности позиционирования в DVD-R используется метод волнообразных желобковых дорожек, в соответствии с которым специальные дорожки в заводских условиях гравируются на диске. Данные записываются только в желобки. Частота отклонений желобков является синхронизирующей при считывании информации с диска. Желобки расположены более плотно, чем в DVD-RAM, однако данные записываются только в желобки - площадки не используются. Технические характеристики накопителей DVD-R приведены в табл. 10.20.
Рис. 10.16. Волнообразные желобковые дорожки на диске DVD-R
Таблица 10.20. Технические характеристики DVD-R
Емкость носителя, Гбайт
3,95 (для одностороннего диска); 7,9 (для двухстороннего диска)
Диаметр диска, мм
Толщина диска, мм
Метод записи
Длина волны лазера, нм
Числовое значение апертуры линзы
Длина бита данных, мкм Шаг дорожки, мкм Формат дорожки
80-120
1,2 (составная структура: 0,6x2) Органическое покрытие
635 (при записи): 635/650 (при считывании) 0,6
0,293
0,80
волнообразные желобки
DVD-RW
Организация DVD Forum представила формат DVD-RW в ноябре 1999 года. Разрабатываемый и поддерживаемый первоначально компанией Pioneer, формат DVD-RW, в сущности, является расширением DVD-R (точно так же, как формат CD-RW стал расширенной версией CD-R). В носителях DVD-RW используется технология фазовых переходов, поэтому они более совместимые накопителями DVD-ROM, чем с DVD-RAM. Накопители, созданные по этой технологии, появились в продаже в конце 1999 года, но первые модели не получили широкого распространения, поскольку компания Pioneer была единственным производителем соответствующих устройств, причем их производительность оставляла желать лучшего.
В настоящее время выпускаются следующие модели накопителей DVD-RW: lx DVD- RW/2x DVD-R и 2х DVD-RW/4X DVD-R, последняя из которых является наиболее современной. Накопители 2х/4х по сравнению с п]>едыдущей версией имеют ряд преимуществ.
Быстрое форматирование. Для того чтобы DVD-RW можно было использовать в накопителе 1х/2х, диск необходимо полностью отформатировать, что занимает около часа. Накопители 2х/4х начинают обработку носителя через несколько секунд после его вставки в дисковод, выполняя форматирование диска в фоновом режиме (если это необходимо). Таким образом, процесс записи происходит примерно так же, как и в накопителях DVD+RW.
Быстрое дописывание. В накопителях 1х/2х DVD-RW для записи дополнительных файлов необходимо удалить ранее записанные данные. В свою очередь, накопители 2х/4х позволяют не блокировать носитель и дописывать файлы по мере необходимости.
Быстрое блокирование. Накопители 2х/4х DVD-RW блокируют для записи носители, содержащие небольшой объем данных (до 1 Гбайт), значительно быстрее, чем накопители 1х/2х.
Тем не менее накопители DVD-RW не обеспечивают поддержку функции непрерывности записываемых данных, стандарта Mount Rainier или выборочного удаления файлов, т.е. возможностей, которые присуши накопителям DVD+RW.
В настоящее время стандарт DVD-RW поддерживается большинством разработчиков программного обеспечения для записи дисков CD/DVD (в качестве примера можно привести программы Nero Burning ROM от компании Ahead, Easy CD Creator от Roxio и т.д.), а также многими производителями аппаратного обеспечения, включая Panasonic, Toshiba и Tear.
DVD+RW
Носители DVD+RW, называемые также DVD Phase Change Rewritable (перезаписываемые DVD с изменяющейся фазой), наименее дорогие, самые простые в использовании и наиболее совместимые с существующими форматами, по всей вероятности, могут стать первым универсальным стандартом DVD. Этот стандарт был разработан компаниями Philips, Sony, Hewlett- Packard, Mitsubishi Chemical, Ricoh, Yamaha, Verbatim и Thompson, входящими в группу промышленного стандарта, которая называется DVD+RW Alliance (http://www.dvdrw.com). В феврале 2003 года в этот союз вошла компания Microsoft. Стандарт DVD+RW также поддерживается основными разработчиками программного обеспечения для записи CD/DVD, многими производителями аппаратного обеспечения, включая компании HP, Philips, Ricon, и изготовителями О ЕМ-оборудования. С наступлением эпохи быстрой и несложной записи компактдисков довольно широкое распространение получил формат DVD-RW, однако самым популярным форматом перезаписываемых DVD стал DVD+RW.
В табл. 10.21 приведены основные характеристики накопителей DVD+RW.
Таблица 10.21. Технические характеристики накопителей DVD+RW
Емкость носителя, Гбайт
4.7 (для одностороннего диска); 9,4 (для будущего двухстороннего диска}
Диаметр диска, мм
120■
Толщина диска, мм
1,2 (составная структура: 0,Бх2)*
Метод записи
Метод фазового перехода
Длина волны лазера, нм
650 (зал ио,/воспроизведение)
Длина бита данных, мкм
0,4
Шаг дорожки, мкм
0,74
Формат дорожки
Волнообразные выступы и желобки
Обратите внимание, что формат DVD+R, который является записываемой версией DVD+RW, фактически появился после DVD+RW. Этим он отличается от формата DVD-RW, который создавался на основе DVD-R. Одной из причин, которые привели к разработке стандарта DVD+R, стала потребность в недорогой технологии, которая бы обеспечивала долговременное архивное хранение данных с помощью накопителей DVD+RW. Другой причиной была несовместимость носителей, записанных посредством дисководов DVD+RW, с устройствами DVD-ROM и проигрывателями видеодисков DVD.
По своей физической структуре DVD+RW и DVD+R напоминают носители DVD-R, данные которых записываются только в желобках, но частота колебания желобка отличается от той, которая используется в DVD-R/RW и DVD-RAM. В желобках дисков DVD+R/RW также записываются данные позиционирования. Это означает, что носители DVD+R/RW обеспечивают более точное позиционирование для реализации связности данных без потерь, но накопители DVD+R/RW не позволяют записывать данные на перезаписываемые DVD других типов.
Несмотря на то что накопители DVD+RW первого поколения работали только с перезаписываемыми дисками, все современные и будущие версии накопителей этого типа предназначены для использования как записываемых (DVD+R),TaK и перезаписываемых (DVD+RW) носителей. Диски +R, которые можно записать только один раз, стоят намного дешевле, чем перезаписываемые диски +RW.
Для стандарта DVD+RW характерны следующие особенности:
односторонние диски (4,7 Гбайт);
двухсторонние диски (9,4 Гбайт);
до 4 часов видеозаписи (односторонние диски);
до 8 часов видеозаписи (двухсторонние диски);
бесконтейнерные диски;
лазер с длиной волны 650 нм (такой же, как и в DVD-Video);
постоя иная л и ней н ая пл отн ость зап ис и дан н ых;
запись с постоянными линейной (CLV) и угловой (CAV) скоростями;
скорость записи 1х, 2х, 4х и более;
скорости пе редач и дан ных фор мата D VD - Vi deo; '
файловая система UDF (Universal Disc Format — универсальный дисковый формат);
интегрированная система выявления дефектов;
быстрое форматирование;
использование EFM-модуляцин (модуляции 8/16) и кодов коррекции ошибок, применяемых в DVD-ROM;
технологии последовательной и произвольной записи;
связывшшебез потерь (при многосесснонной записи используется все пространство диска); ■ сп и рал ьная ка нав ка с рад и ал ь н ы м ко лебан ие м;
после завершения записи все физические параметры соответствуют требованиям спецификации DVD-ROM.
Технология DVD+RW во многом похожа на CD-RW, а накопители DVD+RW позволяют читать DVD-ROM и компакт-диски всех форматов, включая CD-R и CD-RW.
При использовании DVD+RW процесс записи может быть приостановлен и возобновлен без потери областей, связывающих сеансы записи. Это дает возможность повысить «рфек- тивность произвольной записи и видеоприложений. Технология “связывания без потерь" позволяет выполнить выборочную замену любого отдельного блока данных объемом 32 Кбайт новым блоком с точностью позиционирования 1 микрон. Для достижения высокой точности размещения данных на дорожке в DVD+RW используются высокочастотные колебания предварительной канавки диска. Благодаря этому достигается очень высокая точность синхронизации и адресации данных, считываемых с этой канавки.
Функция быстрого форматирования означает, что можно вставить чистый диск DVD+RW в накопитель и сразу же начать запись. Форматирование диска происходит в фоновом режиме, непосредственно перед записью данных.
Формат DVD+RW предназначен также для работы с существующими проигрывателями DVD-Video, DVD+RW-совместимыми записывающими устройствами, например от компаний Philips и Yamaha, а также С накопителями DVD-ROM. Тем не менее наличие разных стандартов оборудования привело к тому, что DVD+RW обеспечивают наилучшие возможности при использовании с более современными устройствами, в частности с DVD-проигрывателями, выполненными в виде телевизионной приставки, чем с устройствами ранних версий. Как и в формате DVD-RW, использование однократно записываемых носителей (DVD+R) позволяет гарантировать совместимость с накопителями ранних версий и DVD-промгрыва- телями, степень совместимости которых с носителями DVD+RW неизвестна.
Технологов DVD+RW обладает множеством преимуществ и, скорее всего, через некоторое время получит всеобщее распространение. Тем не менее, если вам приходится работать как с носителями DVD+R/RW, так и с DVD-R/RW, воспользуйтесь одним из многоформатных накопителей DVD±R/RW, которые выпускаются Sony, NEC и другими компаниями. Не стоит обращать внимание на стандарт DVD-RAM, который не поддерживается проигрывателями, подключаемыми к телевизору, и накопителями DVD других типов.
Режим совместимости DVD+RW
Когда в 2001 году были представлены накопители DVD+RW, оказалось, что владельцы некоторых DVD-ROM и автономных DVD-проигрывателей не могут читать диски DVD+RW, которые без труда читались другими устройствами. Первые накопители, обеспечившие поддержку записываемых носителей DVD+R (работавших с самыми разными накопителями ранних версий), появились только в середине 2002 года, поэтому несовместимость носителей представляла собой серьезную проблему.
Более существенной причиной, по которой решили обратиться к этой проблеме, стало содержимое поля Book Type Field, расположенною в начальном разделе каждого DVD. Д.чя тога чтобы накопители могли прочитать содержимое диска, в этом иоле в некоторых случаях должно указываться, что носитель является диском DVD-ROM, Тем не менее в накопителях DVD+RW при использовании носителей DVD+RW в данном поле по умолчанию указан тип DVD+RW.
Существует два возможных решения этой проблемы.
Обновить “прошивку" дисковода DVD+RW таким образом, чтобы устройство автоматически записывало необходимые данные в поле Book Type Field,
Изменить содержимое поля Book Type Field на диске DVD+RW, используя для этого специальную утилиту.
В некоторых случаях изготовитель накопителя DVD+RW или DVD+R/RW прилагает к устройству соответствующее программное обеспечение, требующееся для выполнения этой задачи. Например, компания HP включила отдельную утилиту в программное обеспечение, прилагаемое к устройствам серии HP DVD200, а также представила ее для загрузки со своего Web-узла наравне с обновлением "прошивки" для накопителя DVD100L Но умолчанию эти накопители работают в режиме Mode I (записаны биты совместимости с DVD+RW); в режиме Mode 2 на носителях DVD+RW записываются биты совместимости с DVD-ROM (накопители HP отмечают все носители DVD+R как DVD-ROM).
Если необходимая утилита не входит в программное обеспечение, прилагаемое к накопителю, обратитесь на Web-узел DVDPlusRW (www.dvdplusrw.org/resourcess/bitset- tings.html), в частности на страницу Compatibility Bitsettings, которая содержит ряд бесплатных утилит для работы с накопителями DVD+RW различных моделей. К сожалению, накопители DVD+RW, созданные компанией Sony, не поддерживают утилиты независимых разработчиков, поэтому Sony предлагает собственное решение. Если при использовании носителей Sony DVD+RW на устройствах DVD-ROM или проигрывателях DVD возникнут какие-нибудь проблемы, попробуйте заменить их дисками DVD+R.
Многоформатные перезаписываемые накопители
Поскольку рынок перезаписываемых носителей DVD имеет довольно “разношерстный” характер, это привело к появлению двух новых категорий накопителей, которые обеспечивают более широкую совместимость чтения/записи для носителей этого типа:
DVD Multi;
DVD±R/RW.
Спецификация DVD Multi разработана организацией DVD Forum для накопителей и проигрывателей, совместимых со всеми стандартами DVD Forum, включая DVD-R/RW, DVD- RAM, DVD-ROM, DVD-Video и DVD Audio (DVD+R/RW не относится к числу стандартов DVD Forum и не поддерживается этой спецификацией). Исходная версия DVD Multi была опубликована в феврале 2001 года; текущая версия (версия 1.01) была утверждена DVD Forum и опубликована в декабре 2001 года. Первые продукты DVD Multi появились на компьютерном рынке в начале 2003 года. На рис. 10.17 логотипы DVD Forum, в том числе DVD Multi, сравниваются с логотипом DVD+RW.
RШRШDVD+ReWritableDVD+ReWritableRECORDERRECORDERРис. 10.17. Логотипы DVD-R/RAM. DVD-RW и DVD+RW (вверху), а также новые вертикальный (внизу слева) и горизонтальные (внизу справа) логотипы DVD MultiРис. 10.17. Логотипы DVD-R/RAM. DVD-RW и DVD+RW (вверху), а также новые вертикальный (внизу слева) и горизонтальные (внизу справа) логотипы DVD Multi
RШ
RШ
DVD+ReWritable
DVD+ReWritable
RECORDER
RECORDER
Рис. 10.17. Логотипы DVD-R/RAM. DVD-RW и DVD+RW (вверху), а также новые вертикальный (внизу слева) и горизонтальные (внизу справа) логотипы DVD Multi
Рис. 10.17. Логотипы DVD-R/RAM. DVD-RW и DVD+RW (вверху), а также новые вертикальный (внизу слева) и горизонтальные (внизу справа) логотипы DVD Multi
Категория накопителей DVD±R/RW, в отличие от DVD Multi, не является спецификацией. Эго обозначение используется для определения накопителей, которые работают с носителями DVD+R/RW и DVD-R/RW (DVD-RAM обычно не поддерживается накопителями этих типов). На корпусе таких накопителей указываются логотипы DVD+RW и DVD-RW, показанные на рис. 10.17. Таким образом, накопители DVD±R/RW поддерживают наиболее распространенные форматы, которые разрабатываются организациями DVD Forum и DVD+RW Alliance.
Накопители DVD Multi являются оптимальным решением для тех, кто использует устройства DVD-RAM, но при этом желает обеспечить совместимость с остальными представителями DVD Forum. Тем не менее, если вам приходится работать с более распространенными типами перезаписываемых носителей DVD, лучше воспользоваться накопителем DVD±R/RW. Учтите, что накопители DVD±R/RW обеспечивают поддержку различных технологий чтения/записи, поэтому их стоимость значительно выше, чем накопителей DVD+R/RW или DVD-R/RW.
Программное обеспечение и драйверы для накопителей CD/DVD
После физического подключения или установки накопителя осталось установить нужные драйверы и другое программное обеспечение. Благодаря технологии РпР драйверы в Windows 98 и более новых версиях будут установлены автоматически.
Загрузка с гибкого диска с поддержкой накопителя CD/DVD
Существует множество причин, требующих использовать для загрузки современного ноутбука за1"рузочную дискету. Одной из них является инсталляция операционной системы на новом или неотформатирован ном жестком диске. В последнем случае операционную систему нельзя загрузить с жесткого диска, поэтому загрузка выполняется с помощью загрузочной дискеты или компакт-диска.
Для того чтобы накопитель CD- ROM или DVD мог функционировать в качестве загрузочного устройства, необходимо использовать несколько драйверов.
Драйвер хост-адаптера АТАР1 (не требуется для накопителей SCSI). Этот драйвер прилагается к системной плате; кроме того, можно использовать драйверы ATARI, представленные на загрузочных дисках Windows 98 и более поздних версий.
Драйверы адаптера SCSI (не требуются для накопителей ATAPI). Эти драйверы поставляются почти со всеми платами SCSI; кроме того, можно использовать версии драйверов, представленные на загрузочных дисках Windows 98 и более поздних версий.
MSCDEX. Расширения Microsoft CD Extensions, которые включены в DOS 6.0 и более поздних версий. Эти расширения также встроены в Windows 95 в качестве драйвера CDFS VxD.
Чтобы загрузить компьютер с загрузочной дискеты, последняя должна содержать не только системные файлы операционной системы, но и все перечисленные драйверы; в противном случае накопитель CD-ROM будет недоступен.■
Для работы в загрузочной среде с помощью дисковода для гибких дисков или CD-ROM требуется один из первых двух драйверов (АТАР1 или SCSI), а также один из драйверов третьей группы. Драйверы ATARI и SCSI могут быть на загрузочном диске Windows 98 или более поздней версии. Вместо того чтобы создавать отредактированные файлы CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT, лучше загрузите операционную систему с загрузочной дискеты Windows 98/Ме, благодаря чему будут загружены все необходимые драйверы, автоматически определяющие накопители CD/DVD и обеспечивающие К ним доступ. Для создания загрузочного диска Windows 98/Ме можно воспользоваться любым компьютером, на котором установлена операционная система Windows 98/Ме. При отсутствии доступа к системе Windows 98/Ме создайте загрузочный диск, обратившись на Web-узел www.bootdisk.com.
После загрузки с дискеты Windows 98/Ме на экране появится меню, в котором запрашивается загрузка с поддержкой CD-ROM (DVD) или без нее. Если выбрать утвердительный ответ, то по завершении загрузки с дискеты пользователь сможет считать данные с любого диска в накопителе CD-ROM или DVD.
Описываемый метод дает возможность установить какую-либо версию Windows в том случае, когда установочный компакт-диск не является загрузочным (что характерно для большинства версий Windows 98/Ме) или BIOS компьютера выпущена до 1998 года и не поддерживает загрузку с компакт-диска. При этом для инсталляции операционной системы понадобится всего лишь установочный компакт-диск Windows и загрузочная дискета Windows 98/Ме. То обстоятельство, что загрузочная дискета относится к Windows 98/Ме, не играет никакой роли — с се помощью можно установить любую версию Windows.
Например, для установки операционной системы Windows 98/Ме выполните ряд действий.
Загрузите компьютер с загрузочной дискеты Windows 98/Ме, а затем выберите в меню команду Запуск компьютера с поддержкой CD-ROM (Start Computer with CD-ROM support). Подождите, пока не появится приглашение командной строки А;.
Вставьте в дисковод компаст-диск с операционной системой, которую нужно установить (Windows 95/98/Ме).
В командной строке с приглашением А: введите D: SETUP и нажмите клавишу <Enter>. Убедитесь, что накопителю CD-ROM/DVD присвоено именно это буквенное обозначение (D:).
Программа SETUP, запущенная с компакт-диска, начнет инсталляцию операционной системы. Для ее завершения следуйте выводимым на экран инструкциям.
Для установки операционной системы Windows NT/2000/XP выполните описанные ниже действия.
Загрузите компьютер с загрузочной дискеты Windows 98/Ме и выберите в меню команду Запуск компьютера с поддержкой CD-ROM (Start Computer with CD-ROM support). Подождите, пока не появится приглашение командной строки А:.
Вставьте в дисковод компакт-диск с операционной системой, которую нужно установить (Windows NT/2O00/XP).
В командной строке с приглашением А; введите о: \i3 8б\WINNT и нажмите клавишу <Enter>. Убедитесь, что накопителю CD-ROM/DVD присвоено именно это буквенное обозначение (о:).
Программа WINNT, запушенная с компакт-диска, начнет инсталляцию операционной системы. Для ее завершения следуйте выводимым на экран инструкциям.
Еще одно назначение загрузочной дискеты Windows 98/Ме — это форматирование жесткого диска с файловой системой FAT32 емкостью более 32 Гбайт, предназначенного для использования с Windows 2000/ХР. Компания Microsoft умышленно ввела в программу Format определенные ограничения, которые не позволяют форматировать разделы емкостью более 32 Гбайт, несмотря на то что Windows 2000/ХР поддерживают разделы FAT32 объемом до 2 Тбайт. В большинстве случаев для операционных систем Windows 2000/ХР рекомендуется использовать файловую систему NTFS, но если реализуется многооперационная среда с операционными системами, не поддерживающими NTFS, то оптимальным выбором будет FAT32. Опмничения программы Format в Windows 2000/ХР могут помешать, поэтому единственным способом выйти из этого положения будет форматирование жесткого диска в Windows 98/Ме.
Несмотря на то что для установки Windows ХР годится загрузочная дискета Windows 98/Ме, Microsoft предлагает официальные загрузочные диски ХР, доступные для загрузки с Web-узла компании. Эти данные представлены в виде исполняемого файла, который позволяет создавать загрузочные диски. Для получения файла обратитесь на Web-узел Microsoft Knowledge Base (support .mi crosoft. com) и найдите статью под номером 310994.
Использование накопителей CD-ROM или DVD-ROM, соответствующих спецификации АТАР1, не требует проведения каких-либо дополнительных операций. Все драйверы, поддерживающие накопители этого типа, в том числе драйверы АТАР1 и CDFS VxD, встроены в Windows 9г и операционные системы более поздних версий.
Для запуска накопителя SCSI CD-ROM в операционной системе Windows потребуется драйвер ASPI, который в большинстве случаев поставляется вместе с накопителем. Тем не менее по договоренности с изготовителями аппаратного обеспечения Windows обычно содержит драйвер ASPI, а также автоматически запускает драйвер виртуального устройства CDFS VxD. В некоторых случаях следует инсталлировать обновленную версию драйвера, которую можно получить у изготовителя дисковода.
Загрузочные компакт-диски и диски DVD — El Torito
Если системная BIOS датирована 1989 годом или позже, то существует вероятность, что она поддерживает стандарт El Torito. Это означает, что BIOS поддерживает загрузку с загрузочных компакт-дисков или DVD. Термин Е/ Torito, взятый из спецификации Phoenix/IBM
Bootable CD-ROM Format Specification, в действительности является названием ресторана, расположенного рядом с офисом Phoenix Software. В ресторане “El Torito" обычно обедали инженеры, которые занимались разработкой этого стандарта. Для пользователей ПК стандарт El Torito означает в первую очередь возможность загрузки с компакт-дисков и DVD, что открывает ряд новых возможностей, к которым относятся создание загрузочных "аварийных" дисков CD-ROM/DVD, загрузка с диска, содержащего новейшую версию операционной системы, при инсталляции последней в новых системах, создание загрузочных диагностически х/тестовых компакт-дисков и многое другое.
Для создания загрузочного компакт-диска потребуется специальное программное обеспечение для записи CD-ROM/DVD. В некоторых случаях необходима также загрузочная дискета, содержащая драйверы, которые обеспечивают поддержку накопителя CD-ROM в режиме DOS (это так называемые драйверы реального режима). Эти драйверы можно найти на загрузочной дискете Windows 98/Me, которая создается в той или иной операционной системе. Загрузочная дискета Windows 98/Ме обеспечивает полноценную поддержку накопителей CD-ROM в DOS. При отсутствии операционной системы, которая позволила бы создать загрузочную дискету, обратитесь на Web-узел www. bootdisk. com.
Перед созданием загрузочного диска CD-ROM/DVD протестируйте дискету, содержащую драйверы CD-ROM, загрузив с ее помощью компьютер. Затем, вставив компакт-диск или DVD, на котором находятся нужные файлы, в накопитель CD-ROM/DVD, проверьте, можно ли обратиться к накопителю и получить доступ к каталогу с этими файлами (используя команду DIR). В качестве буквенного обозначения накопителя CD-ROM/DVD обычно используется буква, следующая после той, которая присвоена последнему жесткому диску. Например, если жесткий диск имеет буквенное обозначение С;, то накопитель CD-ROM/DVD получает букву D:.
Если удалось просмотреть перечень файлов на диске CD-ROM/DVD после загрузки с дискеты, следовательно, драйверы были инициализированы должным образом.
Для создания загрузочного компакт-диска или DVD необходимо выполнить все инструкции, прилагаемые к программе для записи CD-ROM/DVD. Благодаря таким программам, как CD/DVD Creator от компании Roxio и Nero Burning ROM от Ahead Software, процесс записи диска превращается в сравнительно простую процедуру.
Буквенные обозначения накопителей на сменных носителях
Одной из проблем, С которой сталкиваются пользователи при установке новых накопителей, является неразбериха с их буквенными обозначениями. Эта проблема приобретает особую актуальность, когда установка нового накопителя приводит к изменению обозначений всех ранее установленных устройств, что становится неожиданностью для многих пользователей. В этом разделе представлены некоторые щюстые правила, относящиеся к присвоению буквенных обозначений в операционных системах DOS и Windows.
Во всех версиях Windows (как и DOS) присвоение буквенных обозначений накопителям на гибких дисках, Zip-дисководам, накопителям SuperDisk и устройствам флэш-памяти происходит примерно одинаково. Основные различия возникают при управлении жесткими дисками, дисководами CD-ROM и накопителями на сменных жестких дисках в операционной системе Windows 9х/Ме, с одной стороны, и в Windows NT/2000/XP — с другой.
В любой версии MS-DOS или Windows система присваивает буквенное обозначение А первому физическому накопителю на гибких дисках. Если в системе имеется второй физический накопитель, ему присваивается буква В. Если второго накопителя на гибких дисках не существует, система автоматически резервирует обозначение В: в качестве логического представления физического дисковода А:. Это позволяет копировать файлы с одного диска на другой с помощью команды COPY tile, ext А: В:.
Управление дисками в MS-DOS и Windows 9х/Ме
Основное правило, относящееся к этим операционным системам, заключается в том, что устройства, поддерживаемые драйверами ROM BIOS, перечисляются первыми, а устройства, которые определяются драйверами, загружаемыми с диска, перечисляются во вторую очередь. Накопители на гибких дисках и жесткие диски обычно поддерживаются ROM BIOS, поэтому указываются первыми, перед всеми остальными накопителями на сменных носителях. Присвоив накопителям на гибких дисках буквенные обозначения А: и В:, система проверяет установленные жесткие диски и обозначает их начиная с буквы С:, которая присваивается основному разделу первого диска. Если в системе только один жесткий диск, то учитываются все расширенные разделы, которые существуют на жестком диске, поэтому имеющимся томам присваиваются буквенные обозначения, следующие после буквы С:. Например, при наличии жесткого диска с основным разделом, имеющим обозначение С:, и расширенным разделом, разбитым на два логических тома, последним присваиваются буквенные обозначения D: И В :.
Присвоив соответствующие обозначения всем разделам и томам жесткого диска, система начинает присваивать буквы устройствам, управление которыми выполняется с помощью драйверов. К ним относятся накопители CD-ROM, PCMCIA-совместимые устройства, устройства, подключаемые к параллельному порту, дисководы/жесткие диски SCSI и т.д. Далее в качестве примера показано буквенное обозначение в системе, включающей в себя только один жесткий диск, разбитый на три раздела, и накопитель CD-ROM.
Основной раздел жесткого диска С: Первый том дополнительного раздела жесткого диска D: Второй том дополнительного раздела жесткого диска Е: Накопитель на оптических дисках (CD-ROM, DVD, МО) F:
Если в систему, описанную в первом примере, добавляется накопитель на сменных носителях, ему присваивается буквенное обозначение F: или G:, что зависит от используемого драйвера и времени его загрузки. Если вначале загружается драйвер дисковода CD-ROM. то накопитель обозначается буквой G:. Если первым загружается драйвер накопителя на сменных носителях, то ему присваивается обозначение F:; в последнем случае CD-ROM получает букву G:. В DOS можно контролировать последовательность загрузки драйверов, переставляя команды DEVICE= в файле CONFIG.SYS. В Windows данный прием не срабатывает, так как в Windows 9x/Me/NT/2000 используются 32-разрядные драйверы, не загружаемые с помощью файла CONFIG.SYS. Операционная система Windows дает возможность частично контролировать назначение букв носителей, позволяя вручную присваивать соответствующие бук^ы дисководу CD-ROM или накопителю на сменных носителях. Для этого в Windows Sir или Me выполните ряд действий.
Щелкните правой кнопкой мыши на пиктограмме Мой компьютер (Му Computer) и выберите в открывшемся меню пункт Свойства (Properties).
Перейдите во вкладку Устройства (Device Manager).
Щелкните на значке “+”, который находится рядом с пиктограммой накопителя CD-ROM. Щелкните правой кнопкой мыши на пиктограмме CD-ROM, выберите в контекстном меню пункт Свойства (Properties) и перейдите во вкладку Настройка (Settings).
Выберите и измените значение поля Начиная с буквы (Start Drive Letter).
Укажите эту же букву в списке Кончая буквой (End Drive Letter).
Чтобы сохранить внесенные изменения, щелкните на кнопке ОК и перезагрузите компьютер.
Повторите описанные действия, щелкнув на значке “+", который расположен рядом с пиктограммой Дисковые накопители (Disk Drives), а затем присвойте другое буквенное обозначение накопителю на сменных носителях.
Описанные выше действия позволяют поменять местами накопитель на сменных носителях и дисковод CD-ROM, однако вам не удастся изменить буквенное обозначение имеющегося жесткого диска или накопителя на гибких дисках.
Пока все выглядит таким, каким и должно быть, но начиная с этого момента будьте готовы к любым неожиданностям. Правило гласит, что в первую очередь система присваивает буквенные обозначения всем основным разделам, а затем всем логическим томам, существующим в дополнительных разделах. Таким образом, если в системе есть еще и второй жесткий диск, имеющий! основной раздел и дополнительный раздел, причем последний разделен на два логических тома, то основной раздел второго жесткого диска получит букву D:, а логическим томам дополнительного раздела будут присвоены буквы G: и Н:.
Рассмотрим, как выглядит буквенное обозначение в системе с двумя жесткими дисками, каждый из которых разбит на три раздела, и накопителем на оптических дисках.
Основной раздел первого жесткого диска С: Основной раздел второго жесткого диска D: Первы й том дополнител ьного раздела первого жесткого диска Е: Второй том дополнительно го разделапервого жесткого диска F: Первый том дополнительного раздела второго жесткого диска G: Второй том дополнитсльного раз дел а второ го жесткого диска Н: Накопитель на оптических дисках (CD-ROM, DVD, МО) I:
Если добавить в систему, описанную выше, накопитель на сменных носителях, то он получит букву I: или J:. Используя ранее описанную процедуру, можно или поменять местами буквы I: mJ:, или назначить этим устройствам какие-нибудь предыдущие (но не последующие) буквы. Некоторые установленные изготовителем сменные устройства с интерфейсом АТА (например, некоторые модели Zip 100 АТА) выполняют роль не дополнительного сменного устройства, а. скорее, второго жесткого диска.
Служебные программы, поставляемые вместе с дисководом Iomega Zip, также позволяют присваивать накопителю любое доступное буквенное обозначение.
Чтобы избежать неразберихи с буквенными обозначениями жестких дисков при установке дополнительных накопителей, создавайте на новых дисках только дополнительные разделы. Буквенные обозначения, присвоенные дополнительным разделам второго жесткого диска, будут следовать после буквенных обозначений дополнительных разделов первого жесткого диска. Это положение сохранится даже после установки третьего, четвертого и всех последующих накопителей. В качестве примера возьмем систему с двумя жесткими дисками, первый из которых содержит основной раздел и дополнительный раздел, разбитый на два логических тома. На втором жестком диске основной раздел отсутствует, а имеется только три до
полнительных раздела.
Основной раздел первого жесткого дискаС:
Первый том дополнительного раздела первого жесткого диска D: Второй том дополнительного раздела первого жесткого диска Е: Первый том дополнительного раздела второго жесткого диска F: Второй том дополнительного раздела второго жесткого диска G: Третий том дополнительного раздела второго жесткого дискаН:
Утилиты перераспределения буквенных обозначений
Существуют служебные программы, которые позволяют перераспределять буквенные обозначения, заданные в операционной системе Windows, но прибегать к помощи этих программ обычно не рекомендуется. Это связано с тем, что во время работы а режиме DOS или при загрузке с помощью дискеты в системе доминирует стандартное распределение BIOS. Поскольку для установки операционной системы, диагностики, конфигурирования, форматирования или создания разделов придется загружать компьютер в режиме DOS, неразбериха с буквенными обозначениями может привести к появлению ошибок и потере данных,
Если в операционной системе Windows меняются буквенные обозначения, присвоенные дисководу CD-ROM или другим сменным накопителям, то при запуске компьютера в командном режиме или режиме MS-DOS следует установить те же обозначения. Эта операция обычно проводится с помощью соответствующей команды, указанной в файле autoexec.bat. О том. как это сделать, можно узнать из руководства по эксплуатации конкретного накопителя. х
Управление дисками в Windows NT/2000/XP
Операционные системы Windows NT/2000/XP, созданные на основе NT-технологии, предоставляют более широкие возможности по управлению дисками, чем MS-DOS или Windows 9х/Ме. Например, в Windows NT 4.0 существует программа Disk Administrator (для ее запуска щелкните правой кнопкой мыши па пиктограмме диска и выберите в появившемся меню вкладку Tools). В Windows 2000/ХР аналогичный инструмент, получивший название Disk Management, запускается посредством консоли ММС (Microsoft Management Console). Программы Disk Administrator и Disk Management могут использоваться также для управления буквенными обозначениями устройств. Чтобы с помощью той или иной программы изменить буквенное обозначение накопителя, щелкните правой кнопкой мыши на нужной пиктограмме и выберите команду Change Drive Letter and Path.
В Windows 2000/XP буквенное обозначение С: no умолчанию присваивается первому накопителю на жестких дисках. Тем не менее дисководу CD-ROM, накопителю на сменных дисках и логическим разделам жесткого диска могут быть назначены любые буквенные обозначения. Если на компьютере установлено две операционные системы, например Windows 9.т/Ме на одном разделе жесткого диска и Windows 2000/ХР на другом разделе, то загрузочный раздел жесткого диска, используемый Windows 2000/ХР, получит следующее доступное буквенное обозначение. Когда в системе устанавливаются дополнительные накопители на жестких дисках, то буквенные обозначения, присвоенные дисководу CD-ROM и другим сменным устройствам, не изменяются. Таким образом, программы, которые зависят от реального пути к накопителю CD-ROM или накопителю на сменных носителях, сохранят свою работоспособность.
Кроме того, у пользователя есть возможность заменить буквенное обозначение С:, присвоенное по умолчанию загрузочному диску, какой-нибудь другой буквой. Однако делать это не рекомендуется, поскольку в подобном случае загрузить систему можно будет только после внесения ряда изменений в системный регистр.
Создание аварийного диска
Для создания сжатого образа диска в виде единого файла пригодятся такие программы, как Ghost компании Symantec или Drive Image от PowcrQuest.
Образ диска, созданный в работающей системе, позволяет в случае отказа работы системы восстановить содержимое жесткого диска с его параметрами и характеристиками.
Идеальным носителем для хранения сжатого образа диска является CD-R. Как минимум, аварийный диск должен содержать файл, представляющий собой сжатый образ диска (737 Мбайт; 80-минутный диск CD-R/RW при максимальной компрессии вместит 1,5 Гбайт данных). На CD-R также неплохо записать программу восстановления системы, использующую для этого созданный ранее образ диска. Для использования аварийного диска необходимо загрузить систему с драйверами CD-ROM, запустить программу восстановления для считывания данных с аварийного диска, после чего содержимое жесткого диска будет переписано.
Если вам не хочется возиться с загрузочными дискетами, запишите загрузочный компактдиск со всеми данными, которые пригодятся впоследствии.
Решение проблем с оптическими накопителями
Ошибки при чтении компакт-диска/DVD
Если при чтении компакт-диска/DVD возникают ошибки, попробуйте выполнить следующее:
протрите поверхность диска;
прочистите струей воздуха накопитель;
проверьте правильность работы устройства с помощью средств диагностики операционной системы;
поп робу йте п роч итать заведо мо “ ч итаем ы й ” д и с к;
перезагрузите компьютер;
удалите устройство чтения компакт-дисков во вкладке Устройства (Device Manager) в Windows 9х или во вкладке Диспетчер устройств в более новых версиях Windows. Перезагрузите компьютер, после чего операционная система обнаружит и установит необходимые драйверы заново.
Ошибки при чтении CD-R/CD-RW в накопителе CD-ROM или DVD-ROM
Для решения этой проблемы выполните следующее:
проверьте совместимость устройства и компакт-дисков;
старайтесь пользоваться только известными марками, так как некоторые дешевые компакт-диски не читаются из-за использованного материала с низкой отражающей способностью;
попробуйте записать диск на более медленной скорости; впадины и площадки, созданные набольших скоростях, иногда не считываются накопителями старых версий;
чтобы прочитать содержимое диска CD-R, записанного в режиме пакетной записи с помощью утилиты DirectCD (Adaptec/Roxio), вставьте носитель в оригинальный дисковод и выберите опцию Close to Read on Any Drive;
загрузите и установите на целевом компьютере программу чтения UDF, совместимую с программным обеспечением, используемым для записи дисков CD-RW. Если вы не знаете, как записывался этот носитель, обратите внимание на универсальную программу чтения/восстановления носителей FixUDFl, разработанную в компании Software Architects. Эта программа также является одним из компонентов пакета WriteCD-RWIPro. Кроме того, существует программа WriteDVDIPro, включающая в себя аналогичную утилиту FixDVD! для чтения и восстановления дисков DVD.
Ошибки при чтении перезаписываемых DVD с помощью проигрывателя или накопителя DVD-ROM
Если при чтении перезаписываемых DVD в накопителе DVD-ROM или DVD-проигрывателе возникают ошибки, попробуйте выполнить следующее:
вставьте носитель DVD-RW в оригинальный накопитель и завершите запись; при использовании накопителей первого поколения (DVD-R 2x/DVD-RW 1х) дописывать какие-либо данные не следует, так как для этого придется удалить с диска все ранее записанные данные; запись данных с помощью накопителей второго поколения (DVD-R 4x/DVD-RW 2х) может оказаться незавершенной. Для получения более подробной информации обратитесь к руководству но использованию программного обеспечения для записи DVD-RW или к справочному файлу;
вставьте носитель DVD+RW в оригинальный накопитель и измените параметры совместимости для эмуляции DVD-ROM;
убедитесь, что носитель содержит более 521 Мбайт данных. Некоторые накопители не могут читать диски, содержащие меньший объем данных.
Ошибки при записи DVD
Если накопитель может использоваться с носителями CD-R, CD-RW или перезаписываемыми DVD, но не позволяет записывать DVD, попробуйте выполнить следующие действия:
проверьте тип носителя: например, носители +R и -R могут быть взаимозаменяемыми только в том случае, если дисковод является двухрежимным накопителем DVD±R/RW;
убедитесь, что в используемом программном обеспечении выбрана опция записи DVD: в некоторых программах записи CD-ROM/DVD по умолчанию указаны параметры настройки CD-R;
выберите соответствующий целевой накопитель; если в системе имеются перезаписывающие накопители обоих типов (DVD и CD-ROM), то для записи дисков лучше использовать DVD;
вое пол ьзу йтес ь дру г им д и с ком;
обратитесь к разработчику программы записи дисков для получения ее новой версии.
Ошибки при записи носителей CD-RW и DVD-RW 1х
Если не удается записать данные на диск CD-RW или DVD-RW 1х, попробуйте выполнить следующее:
проверьте, отформатирован ли носитель; чтобы подготовить носитель к записи, воспользуйтесь инструментом форматирования, входящим в программное обеспечение с поддержкой UDF;
если носитель отформатирован, убедитесь в том, что для его форматирования была использована такая же или UDF-совместимая программа. Разные программы пакетной записи мо гут поддерживать различные стандарты UDF; рекомендуется использовать точно такую же программу пакетной записи или накопители, поддерживающие стандарт Mount Rainier;
убедитесь в том, что система идентифицировала носитель как CD-RW или DVD-RW; для выполнения повторной идентификации носителя извлеките его из накопителя, а затем вставьте обратно;
обратитесь к разработчику программы пакетной записи данных для получения ее новой версии;
для форматирования диска могла быть использована не программа пакетной записи с поддержкой UDF, а упрощенная программа записи, входящая в Windows ХР; сохраните все необходимые файлы, которые находятся на диске, записанном в Windows ХР, а затем отформатируйте диск еще раз;
обратитесь к изготовителю дисковода для получения обновленной версии "прошивки’’.
Накопитель CD-ROM/DVD с интерфейсом IDE/ATAP1 работает медленно
Для устранения этой проблемы выполните следующее:
проверьте, активизирована ли оптимизация упреждающего чтения (больший размер кэш-памяти);
установите (если это возможно) накопитель CD-ROM в отдельный канал IDE;
проверьте режимы РЮ и UDMA в параметрах системной BIOS;
установите необходимые драйверы для устройств, поддерживающих режим Bus Master, и активизируйте прямой доступ к памяти (если устройство поддерживает этот режим);
проверьте, не подключен ли накопитель CD-ROM к интерфейсу IDE звуковой платы — используйте только системную плату;
в крайнем случае обратитесь к Web-узлу компании Microsoft за дополнительной информацией по устранению проблем с оптическими устройствами.
Ошибки при чтении CD-RW с помощью накопителя CD-ROM
Если не удается прочитать диск CD-RW посредством накопителя CD-ROM, попробуйте выполнить следующие действия:
просмотрите по спецификациям изготовителя, отвечает ли дисковод CD-ROM требованиям стандарта MultiRcad; нс все накопители поддерживают этот стандарт;
если накопитель является Multi Read-совместимым, проверьте диск CD-RW с помощью другого дисковода CD-ROM, поддерживающего функцию MultiRead;
вставьте носитель CD-RW в исходный накопитель и проведите его диагностику, используя соответствующие утилиты, входящие в программу пакетной записи;
вставьте носитель CD-RW обратно в оригинальный накопитель, щелкните правой кнопкой на пиктограмме накопителя в окне Мой компьютер (Му Computer) или Проводник (Windows Explorer) и выберите команду Извлечь (Eject); благодаря этому работа с диском будет завершена должным образом;
для того чтобы перенести в компьютер данные, которые находятся на нечитаемом перезаписываемом диске, перепишите их на компакт-диск или на DVD.
Проблемы с загрузочным диском
Если при создании загрузочного диска возникли проблемы, попробуйте выполнить следующее:
проверьте содержимое загрузочной дискеты и ее целостность;
используйте только формат ISO 9660; несмотря на то что формат Joliet поддерживает длинные имена файлов, он не поддерживает загрузочных функций;
проверьте возможность загрузки вашей системы с накопителя CD-ROM;
устройства SCSI должны поддерживать загрузку на уровне собственной и системной BIOS.
Обновление “прошивки” накопителей CD-RW и DVD-RW
Как уже отмечалось, обновление системной BIOS позволяет решить проблемы, связанные с несовместимостью памяти и процессора, отсутствием портов USB и общей нестабильностью системы. Обновление прошивки накопителей CD-RW и DVD-RW также лает возможность избежать неприятностей, связанных с совместимостью носителей, скоростью записи, воспроизведением цифровых аудиоданных с поцарапанных дисков, а также предотвратить фатальные последствия неправильного подбора носителей и накопителей.
Опыт показывает, что накопитель Plextor CD-RW, имеющий максимальную скорость записи дисков CD-R, равную 40х, работает с наивысшей скоростью при записи зеленоватозолотистых носителей, которые выпускаются компаниями Philips и Imation. Несмотря на это, при использовании голубовато-серебристых носителей Verbatim эффективность накопителя снизилась в среднем до Юх и менее. При этом на Web-узле компании Plextor (www.plextor.com) утверждается, что последнее обновление прошивки позволяет улучшить результаты работы накопителя с дисками Verbatim. После инсталляции последней версии прошивки .максимальная скорость записи голубовато-серебристых и зеленоватозолотистых дисков, а также носителей CD-R других типов достигла наивысшей отметки.
Чтобы точно определить, какие проблемы могут быть решены с помощью обновления прошивки, обратитесь на Web-узел компании, изготовившей накопитель. Это особенно важно для накопителя Pioneer DVD-RW — самая последняя версия прошивки может оказаться для него, образно говоря, вопросом жизни и смерти!
Существует несколько моделей Pioneer DVD-RW, в том числе DVR-A03; 103, А04 и 104, а также автономные записывающие устройства DVDR-7000 и PRV-9000, использование которых для записи высокоскоростных носителей DVD-RW/R (4х DVD-R. 2х DVD-RW) до инсталляции прошивки может привести к повреждению или частичному разрушению накопителей. В настоящее время появились высокоскоростные носители для накопителей DVD+RW и соответствующее обновление прошивки, позволяющее предотвратить проблемы при записи носителей 4х посредством накопителей 2х и 4х..
Определение потребности в обновлении прошивки
Обновление прошивки может потребоваться в том случае, если вы столкнулись с одной из следующих проблем:
накопитель не поддерживает диски определенного типа или обрабатывает их значительно медленнее, чем диски других типов или торговых марок;
программное обеспечение для записи дисков не идентифицирует накопитель как перезаписывающее устройство;
появилась необходимость в использовании носителей, имеющих более высокую скорость по сравнению с теми, для использования которых этот накопитель был предназначен (что, в частности, относится к накопителям Pioneer).
Обновление прошивки может вывести накопитель из строя (что встречается не так уж редко), поэтому не следует устанавливать обновленные версии без особой необходимости. Тем не менее, как следует из приведенных выше примеров, рано или поздно это придется сделать.
Однако стоит отметить, что обновление прошивки не позволяет решить следующие проблемы:
накопитель не распознается вновь установленной программой записи компакт-дисков или DVD;
накопитель не распознается программой записи компакт-дисков, встроенной в Windows ХР.
Поскольку каждый накопитель CD/DVD с возможностью перезаписи дисков имеет определенные характеристики (в будущем поддержка Mount Rainier приведет к стандартизации характеристик всех накопителей), программы записи компакт-дисков или DVD, которые предлагаются в розничной продаже, должны иметь обновления, соответствующие конкретным моделям. Обращайтесь за обновленными версиями к разработчикам пробам много обеспечения или пользуйтесь программами, которые прилагаются к накопителю. Для того чтобы использовать О ЕМ-версию программы с накопителем какой-нибудь другой модели, требуется получить обновление у разработчика программного обеспечения (д некоторых случаях OEM-версия работает только с тем накопителем, с которым она поставлялась).
Утилита записи компакт-дисков, встроенная в Windows ХР, представляет собой жалкое подобие никудышной программы изготовления мастер-дисков, созданной независимыми разработчиками, но если вам хочется ее опробовать в действии, посмотрите, указан ли дисковод в каталоге поддерживаемых накопителей и устройств Windows Catalog (www.microsoft.com/ windows/catalog). Для инсталляции последних обновлений Windows ХР, включая обновления утилиты записи компакт-дисков, воспользуйтесь службой Windows Update. Последние версии службы записи компакт-дисков описаны в статье Q320174 базы знаний Microsoft Knowledge Base. Существуют также и другое возможности, которые рассматриваются на Web-узле компании Microsoft.
Определение модели накопителя и версии установленной прошивки
Для того чтобы узнать, существует ли потребность в обновлении прошивки, прежде всего необходимо определить модель накопителя и версию обновления. Это особенно важно в тех ситуациях, когда накопитель, представляющий собой OEM-устройство, изготовлен одной компанией, а подготовлен к продаже другой. Для получения необходимой информации можно воспользоваться следующими источниками:
вкладка Устройства (Device Manager) в Windows 9х/Ме;
информация из программы управления дисководом CD-ROM/DVD.
Используя вкладку Устройства в Windows 9л/Ме, выполните ряд действий.
Щелкните правой кнопкой мыши на пи кто псамме Мой компьютер (Му Computer) и выберите в контекстном меню пункт Свойства (Properties).
Перейдите во вкладку Устройства.
Щелкните на значке "+", который находится рядом с пиктограммой CD-ROM в списке различных устройств.
Чтобы отобразить перечень свойств, дважды щелкните на пиктограмме накопителя.
Перейдите во вкладку Настройка (Settings), где указаны версия обновления прошивки и имя накопителя.
Используя программу Easy CD Creator от компании Roxio, выполните перечисленные ниже действия.
Выберите меню Tools.
Щелкните на опции CD-Drive Properties.
Щелкните на буквенном обозначении накопителя.
Вместе с другими данными будет указан номер редакции обновленной версии прошивки и название модели/торговой марки накопителя.
Используя программу Nero Burning ROM 5.5, выполните действия, перечисленные ниже.
Выберите опцию Recorder в начальном меню.
Щелкните на имени нужного накопителя.
Вместе с другими данными будет указано название модели накопителя и номер версии обновления прошивки.
После получения информации обратитесь на Web-узел компании — изготовителя перезаписывающего устройства и узнайте, какие версии обновления прошивки существуют в настоящее время и какие преимущества можно получить после инсталляции последней версии.
Инсталляция прошивки
В общем случае обновление прошивки происходит примерно так, как описано в данном разделе, но лучше воспользоваться инструкциями, которые прилагаются к накопителю.
Если обновление прошивки представлено в виде заархивированного файла, созданного, например, с помощью архиватора Zip, потребуется соответствующая программа или утилита, встроенная в некоторые версии Windows, с помощью которой можно разархивировать файл и поместить его содержимое в определенный каталог.
Для получения подробных инструкций прочитайте файл Readme, который обычно прилагается к программному обеспечению. Если обновление представлено в виде фай-
ла с расширением . EXE, то файл Readme, вероятно, будет доступен после выполнения следующего этапа.
Чтобы начать процесс обновления, дважды щелкните на файле с расширением . EXE. Убедитесь, что во время этого процесса (примерно в течение 2-3 минут) система будет обеспечена стабильным энергоснабжением.
Выполнив все необходимые действия, перезагрузите систему.
После перезагрузки система может перенастроить накопитель и присвоить ему следующее буквенное обозначение. Если ранее накопитель имел какое-нибудь нестандартное обозначение (например, в моей организации на одном из компьютеров накопителю CD-RW было присвоено обозначение Q:, а накопителю DVD+RW — обозначение R:), присвойте ему другое обозначение, используя для этого вкладку Устройства (Device Manager) в Windows 9л7Ме или консоль ММС Управление компьютером (Computer Management) в Windows 2000/ХР.
Проблемы, возникающие при обновлении прошивки
Если при обновлении прошивки перезаписывающего накопителя возникают какие-либо проблемы, воспользуйтесь файлом Readme или обратитесь за помощью на Web-узел изготовителя дисковода. Кроме того, просмотрите советы, приведенные в этом разделе.
Если инсталляция прошивки привела к выходу накопителя из строя, это связано, по всей видимости, с конфликтом программ, управляющих работой накопителя. К их числу относятся программы пакетной записи (InCD, DirectCD) и функция записи компакт-дисков, встроенная в Windows ХР. Для отключения резидентного программного обеспечения перезагрузите компьютер в режиме защиты от сбоев (Safe Mode) в Windows 2000/ХР и попробуйте еще раз установить обновленную версию прошивки. По завершении этой операции не забудьте перезагрузить компьютер.
При использовании операционной системы Windows 9л/Ме запустите утилиту MS Config, выберите переключатель Выборочный запуск (Selective Startup) и сбросьте флажки Загружать элементы меню автозагрузки (Load Startup Group Items) и Обрабатывать файл Win.INI (Process Win.INI File Before Restarting). Установив обновленную версию прошивки, запустите утилиту MSConfig еще раз, выберите переключатель Обычный запуск (Normal Startup) и перезагрузите компьютер.
Для отключения функции записи компакт-дисков, встроенной в Windows ХР, откройте окно Мой компьютер (Му Computer), щелкните правой кнопкой мыши на пиктограмме накопителя и выберите пункт Свойства (Properties). Затем перейдите во вкладку Запись (Recording) и снимите флажок Enable CD Recording on This Drive.
Если обновление прошивки не помогло повысить эффективность работы накопителя в Windows 9х/Ме, возможно, перезаписывающий накопитель не поддерживает функцию DMA
Съемные магнитные накопители
Сегодня аа рынке магнитных съемных устройств хранения доминирует небольшая группа компаний. Дочерние компании ЗМ — Imation и Iomega — занимают ведущее положение в области съемных магнитных накопителей.
Основой съемных магнитных носителей обычно являются гибкие или жесткие диски. Например, популярный накопитель Zip является 3,5-дюмовой версией дискового накопителя Bernoulli, который был разработан компанией Iomega. Накопитель Super Disk LS-12O компании Imation создан на базе дисковода емкостью 120 Мбайт. При этом такой диск выглядит почти точно так же, как и обычная дискета объемом 1,44 Мбайт. Второе поколение накопителей LS-240 содержит 240 Мбайт данных и позволяет форматировать стандартные дискеты объемом 1,44 Мбайт для хранения 32 Мбайт информации. Накопители Iomega Jaz, Castlewood Orb и их предшественник SyQuest SparQ созданы на базе технологии жестких дисков.
С точки зрения производителей, а также исходя из доступности носителей, Imation LS-120 SuperDisk и Iomega Zip можно классифицировать как некий вид промышленного стандарта. Большинство поставщиков готовых компьютерных систем предоставляют модели с каким- либо из этих приводов; кроме того, существуют модели, созданные для модернизации. Такие компании, как Maxell, Verbatim, Sony и Fujifilm, продают носители для приводов Zip и LS-120.
Замечание
Несмотря на то что отдельные образцы накопителей LS-120 SuperDisk все еще могут встретиться в розничной торговле, компания Imation сняла их с производства и а настоящее время изготавливает тотло носители LS-120/LS-240.
Накопители Iomega Zip
В дисководах Iomega Zip, в отличие от LS-120 SuperDisk, стандартные 3,5-дюймовые гибкие диски не используются. Это устройство является потомком целого ряда дисководов со сменными носителями компании Iomega, первым из которых стал кассетный накопитель Bernoulli, созданный еше в начале 1980-х годов.
Наследником накопителей Bernoulli стал популярный накопитель Zip компании Iomega (рис. 10.18). Он выпускается в виде автономного блока и встраиваемого (внутреннего) IDE- и SCSI-модуля, а также в виде автономных модулей, подключаемых к параллельному порту, портам FireWire и USB.
Гибкий диск объемом 1,44 Мбайт
Но ситель I mation S uper DiskДиск lorn е да Zip обье мо м 10 0 Мбайт
объемом 120 Мбайт
Рис. 10.1В. Внешний лид носителей Zip объемом 100 и 120 Мбайт в сравнении со стандартной дискетой объемом 1,44 Мбайт
В новых картриджах Zip 250, имеющих корпус U-образной формы, используются носители, содержащие частички тигана для повышения долговечности последних. Носители Zip последней версии содержат до 750 Мбайт данных. Сущест вуют версии внутренних устройств ATAPI, предназначенных для PC или компьютеров Мас, а также версии USB 2.0 и FireWire (IEEE-1394а), применяемые на обеих плат^юрмах. Современные дисководы Zip имеют совместимость на уровне чтения/запнеи с носителями Zip 250, ио при этом совместимы с но-
стеля ми Zip 100 только на уровне чтения. Для повышения эффективности накопителей Zip 250 и Zip 750 следует использовать носители соответствующей емкости, поскольку считывание данных или их запись на картриджи меньшего объема происходит значительно медленнее, чем при использовании носителей емкостью 250 или 750 Мбайт.
Накопители на гибких оптических дисках LS-120 и LS-240 SuperDisk
Накопитель LS-120 SuperDisk был спроектирован в расчете на то, что станет новым стандартом накопителей на гибких дисках в индустрии ПК. Хотя носитель и достиг определенного успеха на рынке, компания Imation прекратила выпуск дисководов, но продолжает выпускать носители этого типа.
В накопителе второго поколения SuperDisk LS-24O используются не только носители LS-120, но и LS-240, емкость которых составляет 240 Мбайт. Кроме того, накопитель позволяет записывать данные на стандартные гибкие диски емкостью 1,44 Мбайт и 720 Кбайт, а также дает возможность форматировать дискеты емкостью 1,44 Мбайт для сохранения на них до 32 Мбайт данных.
Накопители на гибких дисках
Для более ранних систем, которые не поддерживают загрузку с компакт-диска (спецификация Е! Tori to), гибкие диски являются единственной возможностью загрузки операционной системы или запуска самозагружаемых диагностических средств. Более современные системы, поддерживающие спецификацию El Torito (загрузочные компакт-диски), не требуют использования накопителей на гибких магнитных дисках, так как позволяют загружать операционные системы и диагностические программы непосредственное компакт-диска.
Начиная с 2002 года многие компании стали продавать компьютеры без дисководов на гибких дисках. Развитие этого направления началось с портативных компьютеров, где внутренние накопители были заменены их внешними аналогами (как правило, с интерфейсом USB). В итоге большинство портативных компьютеров продаются беа дисководов на гибких дисках, которые предлагаются лишь в качестве внешних USB-версий за отдельную плату. В 2003 году многие производители настольных систем также отказались от подобных накопителей. В марте 2003 года компания Dell оставила дисковод лишь в одной модели продаваемых компьютеров, предлагая дополнительно приобрести накопитель за отдельную цену.
Дисководы Zip и LS-120 (SuperDisk), предлагаемые в качестве замены накопителей на гибких магнитных дисках в современных ПК, не имели решающего успеха на компьютерном рынке. Стандарт Mount Rainier позволяет использовать дисковод CD-RW/DVD+RW вместо накопителей на гибких дисках. До появления этого стандарта накопителям CD-RW не хватало системы обработки программных ошибок, а также поддержки определенной операционной системы.
Накопители на гибких магнитных дисках используются также а процессе восстановления данных, которые иногда приходится извлекать из носителей более ранних версий.
История создания дисковода
Работая в IBM, Алан Шу гарт (Alan Shugart) в конце 1960-х годов изобрел накопитель на гибких дисках. В 1967 году он возглавлял команду, которая разрабатывала дисководы в лаборатории IBM. Именно здесь были созданы накопители на гибких дисках. Дэвид Нобль (David Noble), один из старших инженеров, работающих под руководством Шугарта, предложил гибкий диск (прообраз дискеты диаметром 8 дюймов) и защитный кожух с тканевой прокладкой. В 1969 году Шугарт и вместе с ним более ста инженеров покинули IBM, и в 1976 году его компания Shugart Associates представила дисковод для миниатюрных (mini-floppy) гибких дисков на 5,25 дюйма, который стал стандартом, используемым в персональных компьютерах, быстро вытеснив дисководы для дисков диаметром 8 дюймов. Компания Shugart Associates также представила интерфейс Shugart Associates System Interface (SASI), который после формального одобрения комитетом ANSI в 1986 году был переименован в Small Computer System Interface (SCSI).
В 1983 году Sony впервые представила компьютерному сообществу накопитель и дискету диаметром 3,5 дюйма. В 1984 году Hewlett-Packard впервые использовала в своем компьютере HP-150 этот накопитель. В этом же году Apple стала использовать накопители 3,5 дюйма в компьютерах Macintosh, а в 1986 гаду этот накопитель появился в компьютерных системах IBM.
Интерфейсы накопителей на гибких дисках
Существует несколько методов подключения накопителей на гибких магнитных дисках к персональному компьютеру. Чаще всего используется традиционный интерфейс контроллера дисковода д.ля гибких дисков, который подробно рассматривается в этой главе, но в более современных системах применяется интерфейс USB. Подключение внешних накопителей обычно осуществляется с помощью шипы USB. Иногда накопители подключаются с помощью шины FireWire (IEEE-1394) или параллельных интерфейсов.
Физические характеристики и принципы работы дисководов
В ряде ноутбуков используется дисковод 3,5 дюйма для гибких дисков объемом 1,44 Мбайт. В более старых системах был установлен дисковод 5,25 дюйма для гибких дисков объемом 1,2 Мбайт. А совсем уж "древние" модели дисководов 5,25 дюйма, рассчитанные на работу с дискетами объемом 360 и 720 Кбайт, в настоящее время не используются.
Дисковод (рис. 10.19) работает довольно просто. Диск вращается со скоростью 300 или 360 об/мин. Большинство дисководов работают на скодюсти 300 об/мин, и лишь дисковод формата 5,25 дюйма на 1,2 Мбайт работает на скорости 360 об/мин. При вращении диска головки могут перемещаться вперед и назад на расстояние приблизительно в одни дюйм и записывать 40 или 80 дорожек. Дорожки наносятся на обе стороны диска и поэтому иногда называются цилиндрами. В отдельный цилиндр входят дорожки на верхней и нижней сторонах дискеты. При записи используется метод туннельной подчистки, при котором сначала записываются дорожки определенной ширины, а затем края дорожек стираются, чтобы предотвратить взаимное влияние соседних дорожек.
Ширина дорожек дисководов может быть различной. В табл. 10.22 приведены размеры дорожек в миллиметрах и дюймах для пяти типов дисководов, используемых в компьютерах.
Таблица 10.22. Ширина дорожек в дисководах для гибких дисков
Тип дисковода
Количество дорожек на каждой стороне
Ширина дорожки, мм
Ширина дорожки, дюймов
5.25 дюйма, 360 Кбайт
40
0.300
0,0118
5.25 дюйма, 1,2 Мбайт
80
0,155
0,0061
3,5 дюйма, 720 Кбайт
80
0,115
0,0045
3,5 дюйма, 1,44 Мбайт
80
0,115
0,0045
3,5 дюйма, 2,88 Мбайт
60
0,115
0.0045
Использование диска операционной системой
Для операционной системы данные на дисках ПК’организованы в дорожки и секторы. Дорожки представляют собой узкие концентрические кольца на диске. Секторы — это области в виде "кусков торта" на диске.
В табл. 10.23 приведены стандартные форматы дисков.
Таблица 10.23. Форматы гибких дисков диаметром 5,25 и 3,5 дюйма
Параметры форматирования гибкого диска диаметром 5,25 дюйма
Двойная плотность, 360 Кбайт (DD)
Высокая плотность, 1,2 Мбайт (HD)
Размер сектора, байт
512
512
Количество секторов на каждой дорожке
9
15
Количество дорожек на каждой стороне
40
80
Количество сторон
2
2
Емкость, Кбайт
360
1200
Емкость, Мбайт
0,352
1.172
Емкость, млн. байт
0.369
1,229
Рис. 10.19. Типичный дисковод на гибких дисках
Параметры форматирования гибкого
Двойная плотность,
Высокая плотность.
Сверхвысокая плотность,
диске диаметром 3,5 дюйма
720 Кбайт (DD)
1,44 Мбайт [НО)
2,88 Мбайт (ED)
Размер сектора, байт
512
512
512
Количество секторов на каждой дорожке
9
16
36
Количество дорожек на каждой стороне
80
ВО
80
Количество сторон
2
2
2
Емкость. Кбайт
720
1440
2880
Емкость. Мбайт
0,703
1,406
2,813
Емкость, млн. байт
0,737
1,475
2,949
Вычислить емкость дискет для различных форматов можно, умножив количество секторов на число дорожек на одной стороне (увеличив его вдвое для двух сторон) и на размер сектора 512 байт. Емкость дискеты выражается различными величинами. Например, гибкий диск который привычно называют 1,44-мегабайтовым, в действительности содержит 1,475 Мбайт данных, при условии правильного использования десятичных префиксов для обозначения емкости диска. Возникшая путаница связана с тем, что в прошлом для измерения емкости гибких дисков использовалась двоичная система счислений, в которой 1 Кбайт был равен 1 024 байт. В настоящее время, согласно стандарту Международной электротехнической комиссии (МЭК), 1 024 байт составляют 1 KiB (kilohinary), в то время как 1 Кбайт равен 1 000 байт.
Несмотря на появление стандартов МЭК, использование двоичной системы счислений (1 024 байт составляют 1 KiB) для определения емкости гибких или жестких дисков стало традиционным методом, в котором 1 024 байт заведомо неправильно обозначаются как 1 Кбайт. По аналогии с этим появилось и неправильное обозначение "Мбайт” (1 Мбайт- 1 024 Кбайт). Таким образом, гибкий диск с фактической емкостью 1 440 KiB обозначается как 1,44-мегабайтовый, несмотря на то что в действительности он содержит 1,406 Мбайт, или 1,475 млн. байт (судя по используемым обозначениям, MiB (mebibyte) и Мбайт (мегабайт)).
Замечание Для измерения емкости накопителей на гибких или жестких дисках используются как мегабайты, так и миллионы байт (сокращенно Мбайт и М), что зачастую приводит к полной неразберихе. Для того чтобы выйти из этого положения, были разработаны стандарты МЭК, определяющие использование префиксов различных даоичнь!х множителей. Для получения более подробной информации об использовании в двоичной системе счислений префиксов МЭК, принятых в 1998 году, обратитесь на Web-узел htxp;//physics.nist.gov/cuu/Units/binaxy.html.
На новых дискетах, как на чистых листах бумаги, нет никакой информации. Форматирование дискеты подобно нанесению линий на бумагу (для того чтобы можно было писать ровно). При форматировании на дискету записывается информация, необходимая операционной системе для поддержки каталога и таблицы списка файлов. При использовании программы Проводник (Explorer) Windows или программы (и одноименной команды) FORMAT DOS одновременно выполняется форматирование низкого и высокого уровня.
Операционная система почти полностью резервирует дорожку, находящуюся на внешней границе дискеты (дорожку 0), для своих целей. В первом секторе этой дорожки (дорожка 0, сектор 1) находится загрузочная запись DOS (DOS Boot Record — DBR) или загрузочный сектор (Boot Sector), который нужен для загрузки компьютера. В следующих нескольких секторах находятся таблицы размещения файлов (File Allocation Table — FAT), которые выполняют функции диспетчера, ведущего записи о том, в каких кластерах (или ячейках размещения) на диске есть данные и какие из них свободны. И наконец, в нескольких следующих секторах находится корневой катало!', в котором DOS хранит информацию об именах и координатах начальных записей файлов, размещенных на диске; вы можете увидеть эту информацию С помощью команды D1R.
Цилиндры
Термин цилиндр обычно используется как синоним дорожки. Цилиндр (cylinder) — это общее количество дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок. Поскольку гибкий диск имеет только две стороны, а дисковод для гибких дисков — только две головки, в гибком диске на один цилиндр приходится две до[южки. В жестком диске может быть многодисковых пластин, каждая из которых имеет две (или больше) головки, поэтому одному цилиндру соответствует множество дорожек.
Кластеры, или ячейки размещения данных
Кластер называют ячейкой размещения данных, так как отдельный кластер представляет собой наименьшую область диска, которую DOS может использовать при записи файла. Кластер занимает один или несколько секторов (обычно два и более). Если в кластере больше одного сектора, то уменьшается размер таблицы размещения файлов (FAT) и ускоряется работа DOS, так как ей приходится работать с меньшим количеством ячеек. Но при этом теряется некоторое пространство диска. Поскольку DOS может распределять пространство только кластерами, каждый файл поглощает пространство на диске с шагом в один кластер.
В табл. 10.24 приведены стандартные размеры кластеров, используемых DOS и Windows для различных форматов гибких дисков.
Таблица 10.24. Стандартные размеры кластеров
Емкость гибкого диска
Размер кластера, секторов
Тип РАТ
5,25 дюйма, 360 Кбайт
2
1 024 байт, 12 бит
5,25 дюйма, 1,2 Мбайт
1
512 байт, 12 биг
3,5 дюйма, 720 Кбайт
2
1 024 байт, 12 бит
3,5 дюйма, 1,44 Мбайт
1
512 байт, 12 бит
3,5 дюйма, 2,88 Мбайт
2
1 024 байт, 12 бит
Типы дисководов
Дисководы можно классифицировать по параметрам форматирования (табл. 10.25). Как следует из таблицы, емкость различных дисков определяется несколькими параметрами. Одни из них одинаковы для всех дисководов, а другие меняются в зависимости от дисковода. Например, все накопители, в том числе и на жестких дисках, создают физические секторы размером 512 байт.
Таблица 10.25. Параметры форматирования гибких дисков
Современные форматы
Устаревшие форматы
Диаметр диске, дюймов
3,5
3,5
3,5
5,25
5,25
5,25
Емкость диска, Кбайт
2 880
1 440
720
320
• 180
160
Байт описания носителя
FOh
FOh
F9h
FFh
FCh
Feh
Количество сторон(головок)
2
2
2
2
1
1
Количество дорожек на каждой стороне
80
80
80
40
40
40
Количество секторов на дорожке
36
1В
9
8
9
8
Размер сектора, байт
512
512
512
512
512
512
Количество секторов в кластере
2
1
2
2
1
1
Длина FAT в секторах
9
9
3
1
2
1
Количество FAT
2
2
2
2
2
2
Длина корневого каталога а секторах
15
14
7
7
4
4
Максимальное количество элементов
240
224
112
112
64
64
в корневом каталоге
Общее количество секторов на диске
5760
2 880
1 440
640
360
320
Количест во доступных секторов
5 726
2 847
1 426
630
351
313
Количество доступных кластеров
2863
2 847
713
315
351
313
Дисковод формата 3,5 дюйма для дисков емкостью 1,44 Мбайт
Дисководы формата 3,5 дюйма для дисков емкостью 1,44 Мбайт высокой плотности (High Density — HD) впервые появились в компьютерах IBM типа PS/2 в 1987 году. Несмотря на то что IBM не предлагала дисководы этого типа для старых компьютеров, многие продавцы IBM-совместимых компьютеров начали устанавливать их по желанию покупателя сразу после появления в PS/2.
Эти дисководы записывают 80 цилиндров из двух дорожек с 18 секторами на дорожке, создавая в результате емкость 1,44 Мбайт. Многие производители дискет указывают на них емкость 2,0 Мбайт (разница между емкостями появляется после форматирования). Отмечу, что общая емкость отформатированного диска не учитывает площади, которая отводится операционной системой для управления файлами, оставляя для хранения файлов только 1 423,5 Кбайт.
Эти дисководы имеют скорость вращения 300 об/мин, поэтому они правильно взаимодействуют с существующими контроллерами высокой и низкой плотности. Для того чтобы использовать скорость передачи данных 500 тыс. бит/с, которая является максимальной для большинства стандартных контроллеров дисководов высокой и низкой плотности, эти дисководы должны иметь скорость 300 об/мин. Если дисковод будет вращать дискету со скоростью 360 об/мин, как дисковод формата 5,25 дюйма, число секторов на дорожку должно быть уменьшено до 15, иначе контроллер не будет успевать обрабатывать сигналы. Другими словами, дисководы формата 3,5 дюйма на 1,44 Мбайт записывают в 1,2 раза больше данных, чем дисководы формата 5,25 дюйма на 1,2 Мбайт, а дисководы на 1,2 Мбайт вращают диск в 1,2 раза быстрее, чем дисководы на 1,44 Мбайт. Скорость передачи данных одинакова в этих дисководах высокой плотности, и они совместимы с одними и теми же контроллерами. Поскольку дисководы формата 3,5 дюйма высокой плотности могут работать со скоростью передачи данных 500 тыс. бит/с, контроллер, который поддерживает дисковод формата 5,25 дюйма на 1,2 Мбайт, может поддерживать и дисковод на 1,44 Мбайт.
Ниже указаны другие типы накопителей на гибких магнитных дисках, которые использовались в прошлом.
3,5-дюймовый накопитель емкостью 2,88 Мбайт. Этот типоразмер использовался в начале 1990-х годов в некоторых моделях IBM PS/2.
3,5-дюймовый накопитель емкостью 720 Кбайт. Этот типоразмер использовался компанией IBM и другими производителями, начиная с 1986 года и до появления 3,5-дюймового накопителя емкостью 1,44 Мбайт.
5,25-дюймовый накопитель емкостью 1,2 Мбайт. Был разработан в 1984 году компанией IBM для модели IBM АТ и широко использовался до конца десятилетия.
5,25-дюймовый накопитель емкостью 360 Кбайт. Улучшенная версия накопителя на гибких дисках, предназначенного для IBM PC; использовался в 1980-х годах на копь- ютерах XT-класса и некоторых машинах АТ-класса.
Конструкции дискет
Дискеты диаметром 5,25 и 3,5 дюйма различаются конструкциями и физическими свойствами.
Гибкий диск находится внутри пластикового футляра. Диск диаметром 3,5 дюйма имеет более жесткий футляр, чем диск диаметром 5,25 дюйма. Сами же диски, в сущности, одинаковы, за исключением, конечно, их размеров.
Дискеты диаметром 3,5 дюйма (рис. 10.20) находятся в гораздо более жестком пластиковом корпусе, который позволяет стабилизировать диск, запись на них может выполняться при гораздо большей плотности дорожек и данных, чем на дискетах диаметром 5,25 дюйма. Отверстие для доступа головок закрыто металлической заслонкой. Заслонка открывается дисководом. Это защищает поверхность диска от воздействия окружающей среды и прикосновения пальцев. Заслонка также устраняет необходимость в дополнительном чехле для диска.
Вместо индексного отверстия в дискетах диаметром 3,5 дюйма используется металлическая втулка с установочным отверстием, которая находится в центре дискеты. Дисковод захватывает металлическую втулку, а отверстие в ней позволяет правильно установить дискету.
В нижней левой части дискеты расположено отверстие с пластиковой заслонкой, предназначенное для защиты от записи. Если заслонка расположена так, что отверстие открыто, значит, диск защищен от записи. Когда заслонка закрывает отверстие, запись разрешена
94 мм (3.7194 мм (3.71Отверстие для доступак магнитной поверхности(когда заслонка сдвинута)Отверстие для доступак магнитной поверхности(когда заслонка сдвинута)Сдвигаемая металлическая заслонкаСдвигаемая металлическая заслонкаЗаслонка для защиты от записиЗаслонка для защиты от записисверхвысокой плотности Отверстие д атчика высокой плотностисверхвысокой плотности Отверстие д атчика высокой плотности90 мм 13.5190 мм 13.51Гибкий '— Жесткий пластиковыймагнитный внешний футлярдиск
94 мм (3.71
94 мм (3.71
Отверстие для доступак магнитной поверхности(когда заслонка сдвинута)
Отверстие для доступак магнитной поверхности(когда заслонка сдвинута)
Сдвигаемая металлическая заслонка
Сдвигаемая металлическая заслонка
Заслонка для защиты от записи
Заслонка для защиты от записи
сверхвысокой плотности Отверстие д атчика высокой плотности
сверхвысокой плотности Отверстие д атчика высокой плотности
90 мм 13.51
90 мм 13.51
Рис. 10.20. Конструкция дискегы диаметром 3,5 дюйма
На противоположной относительно отверстия защиты от записи стороне дискеты (справа) в футляре может быть еще одно отверстие, которое называется отверстием для датчика типа дискеты. Его наличие означает, что диск имеет особое покрытие и является диском высокой или сверхвысокой плотности. Если отверстие для датчика типа дискеты находится точно напротив отверстия защиты, значит, емкость дискеты 1,44 Мбайт. Если оно смещено к верхней части дискеты (металлическая заслонка в этом случае находится в верхней части дискеты), значит, это дискета сверхвысокой плотности. Отсутствие отверстий на правой половине означает, что дискета имеет низкую плотность. В большинстве дисководов формата 3,5 дюйма имеется датчик типа дискеты, который управляет записью в зависимости от расположения и наличия этих отверстий.
Дискеты диаметром 3,5 и 5,25 дюйма сделаны из одинаковых основных материалов. В них используется пластиковое основание, покрытое магнитным составом. Жесткий футляр на дискетах диаметром 3,5 дюйма часто вводит пользователей в заблуждение: их считают некой разновидностью жесткого диска, а не настоящим гибким диском. “Начинка” внутри корпуса дискеты формата 3,5 дюйма является такой же гибкой, как и в дискете формата 5,25 дюйма.
Типы и параметры дискет
Ниже описаны все существовавшие ранее типы дискет. Особенно интересны технические спецификации, которые отличают один тип дискеты от другого. Здесь также определены параметры, используемые для описания обычной дискеты. В табл. 10.26 приведены заслуживающие наибольшего внимания параметры всех типов дискет.
Таблица 10.26. Параметры магнитных покрытий дискет
5.25 дюйме
3.5 дюйма
Пере метр магнитного
Двойней
Четверной
Высока*
Двойнее
Высокое
Сверквысокоа
покрытие
плотность (DD)
плотность (QD)
плотность (НО)
плотность (DD)
плотность (HD)
плотность (Et>)
Плотность дорожек (ТР!)
48
96
96
135
135
135
Линейная плотность (BPI)
5 876
5 876
9 646
8 717
17434
34 868
Основа магнитного слоя
Ее
Ее
Со
Со
Со
Ва
Коэрцитивная сила. 3
300
300
600
600
720
750
Толщина, микро дюймов
100
100
50
70
40
100
Полярность записи
Горизонтальная Горизонтальная
Гориэонтальная
Горизонтальная Горизонтальная
Вертикальная
Плотность записи
Плотность записи (density') — это количество информации, которое может быть надежно размещено на определенной площади записывающей поверхности.
Диски имеют два типа плотности — радиальную и линейную. Радиальная плотность указывает, сколько дорожек может быть записано на диске, и выражается в количестве дорожек на дюйм (Track Per Inch — ТР1). Линейная плотность — это способность отдельной дорожки накапливать данные; часто выражается в количестве битов на дюйм (Bits Per Inch — BPI). К сожалению, эти типы плотности часто путают.
Коэрцитивная сила и толщина магнитного слоя
Коэрцитивная сила обозначает напряженность магнитного ноля, необходимую для правильной записи данных на диск. Коэрцитивная сила, как и напряженность магнитного поля, измеряется в эрстедах (Э). Для диска с высокой коэрцитивной силой требуется более сильное магнитное поле для выполнения записи. Диски с низкой коэрцитивной силой могут записываться слабыми магнитными полями. Другими словами, чем меньше коэрцитивная сила, тем чувствительнее диск.
Еще одним фактором является толщина магнитного слоя диска. Чем тоньше магнитный слой, тем меньше влияет одна область диска на другую — соседнюю. Поэтому диски с тонким магнитным покрытием могут накапливать гораздо больше данных на дюйм без ухудшения качества.
Правила обращения с дискетами
Большинство пользователей знают основные правила обращения с дискетами Диск может быть поврежден или разрушен, если вы позволяете себе следующее:
прикасаться к записывающей поверхности;
писать на этикетке дискеты шариковой ручкой или карандашом;
сгибать дискету;
заливать дискету жидкостью;
перегревать дискету (оставляя ее на солнце или возле радиатора отопления);
подвергать дискету действию магнитных полей.
Флэш-память
Новейшая технология храпения — флэш-память — в течение нескольких лет была основным или вспомогательным носителем данных для портативных компьютеров. Однако бурный рост рынка цифровых камер и МРЗ-плейеров, использующих эту память, привел к повсеместному распространению данных устройств.
Как работает флэш-память
Флэш-память относится к устройствам длительного хранения. Данные в ней хранятся в виде блоков, а не байтов, как в обычных модулях памяти. Флэш-память также используется в наиболее современных компьютерах для микросхем BIOS, перезаписываемых с помощью процесса туннелирования Фаулера-Нордхенма. Флэш-память должна быть очищена перед записью новых данных.
Высокая производительность, низкие требования при перепрограммировании и небольшой размер новейших устройств флэш-памяти делает этот тип памяти прекрасным дополнением при использовании в портативных компьютерах и цифровых камерах. В этой области флэш-память часто называют “цифровой пленкой". В отличие от настоящей плеики, цифровая может быть стерта и использована заново.
Типы устройств флэш-памяти
Сегодня популярно несколько типов флэш-памяти, поэтому важно знать, какой из них используется в вашей цифровой камере. Ниже приведены основные типы современных устройств флэш-памяти:
ATA Flash;
CompactFlash (CF);
SmartMedia (SM).
MultlMediaCard (MMC);
Reduced Size MMC (RS-MMC);
SecureDigital (SD);
Memory Stick;
xD-Picture Card;
флэш-память USB (USB-брелоки).
Существуют различные версии этих устройств, которые отличаются физическими типоразмерами (Туре I/Туре И). В табл. 10.27 представлены различные модели полупроводниковых запоминающих устройств, которые используются в цифровых фотоаппаратах и другом оборудовании (устройства приведены в порядке уменьшения физических размеров).
Таблица 10.27. Физические размеры устройств флэш-памяти
Тип
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Объем, см1
Дата выпуска
АТА Flash Type II
54,00
85,60
5,00
23,11
Ноябрь 1992 г
АТА Rash Typel
54,00
85,60
3,30
15,25
Ноябрь 1992 г.
CompactFlash (CF) Type II
42,80
36,40
5,00
7,79
Март 1998 г.
CompactHash (CF) Type I
42,80
36,40
3,30
5,14
Октябрь 1995 г.
Memory Stick
21,45
50,00
2.80
3,00
Июль 199В г.
SecureDigital (SD)
24,00
32,00
2,10
1.61
Август 1999 г.
SmartMedia (SM)
37,00
45,00
0,76
1,27
Апрель 1996 г.
MultiMediaCard (MMC)
24,00
32,00
1.40
1,08
Ноябрь 1997 г.
xD-Picture Card (xD)
20,00
25.00
1,70
0,85
Июль 2002 г.
Reduced Size MMC (RS-MMC)
24,00
16.00
1.40
0,60
Ноябрь 2002 г.
Примечание. В таблице ne формфактора.
приведены устройства флэш
памяти USB,
не имеющие стандартизированного
CompactFlash
Флэш-память CompactFlash была разработана компанией SanDisk Corporation в 1994 году и использовала архитектуру АТА для эмуляции дискового накопителя; устройство CompactFlash подключалось к компьютеру, и ему, подобно остальным дискам, присваивалось имя диска.
Изначально эта память имела размер типа I (толщина 3,3 мм); более новое устройство типа П (толщина 5 мм) имеет большую емкость. Обе карты CompactFlash имеют ширину 36,398 мм (1,433 дюйма) и длину 42,799 мм (1,685 дюйма). За разработку стандартов этого типа памяти отвечает ассоциация CompactFlash (http: //www. compact flash. org).
SmartMedia
Изначально известное как SSFDC (Solid State Floppy Disk Card — твердотельная дискета), это самое простое устройство: карты SmartMedia содержат в себе только флэш-память без каких-либо цепей управления. Другими словами, для совместимости с остальными поколениями карт SmartMedia необходимы дополнительные устройства. Форум Solid State Floppy Disk (http: //ssfdc, or. jp/english) отвечает за разработку стандартов SmartMedia.
MultiMediaCard
Современное миниатюрное запоминающее устройство флэш-памяти используется в цифровых фотокамерах и множестве других устройств, включая интеллектуальные телефоны, МРЗ-плейеры, а также цифровые портативные видеокамеры. Технология ММС была совместно разработана компаниями SanDisk и Infineon Technologies AG (бывшая Siemens AG) в ноябре 1997 года. Это устройство использует стандартный 7-контактный последовательный интерфейс и включает в себя флэш-память с пониженным напряжением питания. И число планируемых разработок входит запоминающее устройство флзш-памятй Secure MukiMedia- Card, предназначенное для записи авторской цифровой музыки. В 1998 году для поддержки стандарта ММС и разработки новых изделий была образована ассоциация MultiMediaCard Association (www . mmca. org).
SecureDigital
Устройство SecureDigital (SD) имеет примерно те же размеры, что и ММС (во многих устройствах используется флэш-память как одного, так и другого типа), но обладает более сложной внутренней архитектурой. Устройство SD, являющееся детищем компаний Toshiba, Matsushita Electric (Panasonic) и SanDisk, получило свое название от выполняемых функций. SecureDigital используется в качестве хранилища зашифрованных данных, что обеспечивает их дополнительную безопасность. Оно соответствует требованиям текущего и будущих стандартов Secure Digital Music Initiative (SDMI) для мобильных устройств. Помимо этого, SecureDigital имеет функцию механического включенпя/вы1счючения зашиты от записи. Разъем SD может также использоваться для подключения дополнительной памяти к “карманным" компьютерам Palm PDA. В январе 2002 года был разработан стандарт SDIO, позволивший использовать разъемы SD для подключения небольших цифровых фотоаппаратов и других устройств к компьютерам PDA различных торговых марок. В 2000 году была основана ассоциация SD Card .Association (http://www.sdcard.org), целью которой стала поддержка стандарта SD и разработка новых продуктов.
Sony Memory Stick Pro/Duo
Компания Sony, которая ведет разработки а области как портативных компьютеров, так и цифровых камер и сопутствующих товаров, имеет собственную версию флэш-памяти, известную под названием Sony Memory Stick. В этом устройстве используется уникальный переключатель защиты от стирания, который убережет неаккуратного фотографа от удаления сделанных снимков. Корпорация Sony предоставила лицензию на использование технологии Memory Stick другим компаниям, одной из которых стала Lexar Media. В 2003 году Lexar Media разработала расширенную версию Memory Stick Pro, емкость которой изменяется в пределах от 256 Мбайт до 1 Гбайт и версию MemoryStick Duo. Флэш-память Memoty Stick Pro включает в себя технологию кодирования MagicGate, которая обеспечивает регулирование прав на копирование цифровой информации, а также высокоскоростной контроллер памяти, разработанный в компании Lexar.
АТА-совмести мая PC Card (PCMCIA)
Хотя формфактор PC Card (PCMCIA) используется сегодня для широкого спектра устройств — от iiqxiBbix приставок до модемов, от адаптеров SCSI до сетевых адаптеров, изначально он задумывался для компьютерной памяти, что видно из прежней аббревиатуры PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — Международная ассоциация карт памяти для персональных компьютеров).
В отличие от обычных модулей памяти, PC Card работает как дисковый накопитель, используя стандарт PCMCIA АТА. Модуль PC Card бывает трех типов (тип 1 толщиной 3,3 мм, тип II толщиной 5 мм и тип III толщиной 10,5 мм), при этом все три типа имею! длину 3,3 дюйма и ширину 2,13 дюйма. Карты типа lull используются для АТА-совместимой флэш-яамяти, а карты типа П1 — для небольших ATA-совместимых жестких дисков.
xD-Picture Card
В июле 2002 года компании Olympus и Fujifilm, сторонники использования флэш-памяти SmartMedia в цифровых фотоаппаратах, представили более компактную и надежную замену SmartMedia, получившую название xD-Picture Card. Носитель xD-Picture Card, размеры которого составляют примерно одну треть от размеров SmartMedia, является одним из самых мал ых форматов существующей сегодня флэш-памяти. Кроме того, xD-Picture Card содержит более быстрый контроллер, позволяющий сократить время записи изображения.
В настоящее время емкость носителей этого типа колеблется в пределах от 16 до 128 Мбайт, и предполагается, что в будущем она достигнет 1 Гбайт или более. Скорость записи данных в 16- и 32-мегабайтовых картах (которыми обычно комплектуются цифровые фотоаппараты) составляет 1,3 Мбайт/с; скорость записи данных в картах емкостью 64 Мбайт и выше достигает 3 Мбайт/с, Скорость чтения в платах любой емкости равна 5 Мбайт/с. Носители для Olympus и Fujifilm производятся в компании Toshiba, и, поскольку носители xD-Picture оптимизированы для определенных моделей (например, носители Olympus поддерживают режим панорамной съемки, реализованный в некоторых 4ютоаппаратах Olympus xD-Picture), следует использовать фотоаппараты и носители одних и тех же торговых марок.
Флэш-память USB (USB-брелоки)
Устройства флэш-памяти, созданные на основе интерфейса USB, являются альтернативой накопителям на гибких дисках и сменным носителям Zip/Su per Disk и представляют собой более предпочтительный способ обмена данными между системами. В 2000 году был представлен первый удачный накопитель этого типа (ThumbDrive, созданный в компании Trek), положивший начало появлению различных имитаций, многие из которых были снабжены зажимом или цепочкой для ключей, подчеркивавшими их миниатюрные размеры.
Накопителям USB, также выполняющим функцию брелока для ключей, в отличие от других типов флэш-памяти, не требуется специальное устройство считывания данных, поскольку они могут подключаться к любому порту или концентратору USB. Несмотря на то что в операционных системах Windows 98 и Windows 98SE для их использования требуется специальный драйвер, в новейших версиях Windows, в частности Windows ХР, данные могут считываться прямое накопителей USB. Флэш-памяти USB, как и другим устройствам флэш- памяти, при подключении к компьютеру присваивается определенное имя дисковода. Емкость накопителей колеблется в пределах от 32 Мбайт до 1 Гбайт, но емкость некоторых моделей может достигать 2 Гбайт и более. Однако скорость передачи данных обычно составляет 1-4 Мбайт/с. .
Совет
Если устройства считывания подсоединено к концентратору или порту USB, то перед подключением USB-брелока устройство зачастую следует удалить. Перед тем как вставить в порт накопитель USB, остановите работу устройства считывания, щелкнув мышью на пиктограмме Windows Safely Remove Hardware, которая находится на панели задач. После того как система распознает накопитель USB, восстановите соединение с устройством считывания.
В некоторых USB-брелоках имеется механический переключатель защиты от записи, который обеспечивает дополнительную защиту данных; другое модели включают или поддерживают функцию шифрования защищенных паролем данных. Некоторые накопители могут использоваться также в качестве загрузочного устройства (если BIOS обеспечивает соответствующую поддержку). Платы флэш-памяти SD- или ММС-типа, подключаемые к накопителю Kanguru MicroDrive-r, позволяют увеличить его емкость.
На рис, 10.21 показан типичный представитель флэш-памяти USB — устройство NexDisk USB от компании Jungsoft.
Переключатель защиты от записиПереключатель защиты от записиРазъем USBРазъем USBРис. 10.21. Устройство NexDisk USB (компании Jungsoft) объемом 128 Мбайт снабжено переключателем защиты от записи, который предотвращает случайное удаление данныхРис. 10.21. Устройство NexDisk USB (компании Jungsoft) объемом 128 Мбайт снабжено переключателем защиты от записи, который предотвращает случайное удаление данных
Переключатель защиты от записи
Переключатель защиты от записи
Разъем USB
Разъем USB
Рис. 10.21. Устройство NexDisk USB (компании Jungsoft) объемом 128 Мбайт снабжено переключателем защиты от записи, который предотвращает случайное удаление данных
Рис. 10.21. Устройство NexDisk USB (компании Jungsoft) объемом 128 Мбайт снабжено переключателем защиты от записи, который предотвращает случайное удаление данных
Сравнение устройств флэш-памяти
Решая вопрос о выборе устройства хранения информации, желательно сопоставить особенности каждого продукта с вашими требованиями. Перед покупкой устройств флэш- памяти нужно ответить на ряд вопросов.
Какие устройства флэш-памяти поддерживаются вашей цифровой камерой или другим устройством?
Какую емкость поддерживает ваше устройство? Устройства флэш-памяти имеют емкость до 512 Мбайт и выше, однако не каждая цифровая камера может работать с устройствами флэш-памяти такой высокой емкости. Чтобы получить дополнительную информацию о совместимости, посетите Web-узел производителя карты флэш-памяти.
Чем одни устройства флэш-памяти лучше других? Некоторые производители улучшают свои продукты в дополнение к базовым требованиям, предъявляемым к устройствам флэш-памяти. Например, компания Lexar выпускает четыре серии более быстрых по сравнению с обычными карт Compact Flash+ (серии 4х, 12х, 16х и 24х), серию кар" Write Acceleration 'I'echnology (WA) с еще более высокой производительностью, которые предназначены для профессиональных цифровых фотоаппаратов SLR. Помимо этого, выпускаются модели USB, подключаемые к портам USB, что позволяет с помощью обычного USB-кабеля добиться большего повышения скорости передачи данных, чем при использовании более дорогого и громоздкого устройства считывания данных.
Только карты ATA Data Flash можно напрямую подключать к портативным компьютерам через разъем PQ Card. Все остальные типы устройств требуют специальных адаптеров для передачи данных. На рис. 10.22 показаны относительные габариты устройств флэш-памяти SmartMedia, CompactFlash, Memory Stick. MultiMediaCard, SecureDigita! и xD-Picture Card.
В табл. 10.28 представлен краткий обзор основных типов устройств флэш-памяти.
Таблица 10.28. Емкость карт флэш-памяти
Устройство
Минимальная емкость
Максимальная емкость
Примечания
Compact Rash+
16 Мбайт
4 Гбайт
Самая высокая емкость; наиболее гибкий формат; поддерживается наилучшими цифровыми камерами. Компании Lexar Media и SanDisk выпускают также более производительную версию носителей CF+; кроме того, Lexar Media разработала USB-версия носителей СР*
Multi Media Card (MMC)
16 Мбайт
512 Мбайт
Карты ММС совместимы с большинством разъемов SD
УстройствоМинимальная емкостьМаксимальная емкостьПримечанияSecureDigitai (SD)16 Мбайт1 ГбайтКарты SD не совместимы с разьемами ММСMemory Stick16 Мбайт512 МбайтРазработана компаний Sony, Lexar Media получила лицензию на ее производствоMemory Stick Pro (также известная как Memory Stick Magic Gate)16 Мбайт2 ГбайтЯвляется расшаренной высокоскоростной версией Memory Stick с поддержкой регулирования прав на копирование цифровых данныхMemory Stick Duo16 Мбайт2 гбайтСамая быстродействующая память семейства Memory Stick примерно вдвое меньшего размера, чем Memory Stick ProATA Flash16 Мбайт2 ГбайтНе требует адаптера; подключается непосредственно в разъем PC Card (PCMCIA)xD-Picture Card16 Мбайт512 МбайтДля получения оптимальных результатов используйте носители и фотоаппарат одной торговой маркиФлэш-память USB (USB-брелоки)16 Мбайт2 ГбайтНекоторые из носителей поддерживают защиту данных с помощью паролей и возможность защиты от записиУстройствоМинимальная емкостьМаксимальная емкостьПримечанияSecureDigitai (SD)16 Мбайт1 ГбайтКарты SD не совместимы с разьемами ММСMemory Stick16 Мбайт512 МбайтРазработана компаний Sony, Lexar Media получила лицензию на ее производствоMemory Stick Pro (также известная как Memory Stick Magic Gate)16 Мбайт2 ГбайтЯвляется расшаренной высокоскоростной версией Memory Stick с поддержкой регулирования прав на копирование цифровых данныхMemory Stick Duo16 Мбайт2 гбайтСамая быстродействующая память семейства Memory Stick примерно вдвое меньшего размера, чем Memory Stick ProATA Flash16 Мбайт2 ГбайтНе требует адаптера; подключается непосредственно в разъем PC Card (PCMCIA)xD-Picture Card16 Мбайт512 МбайтДля получения оптимальных результатов используйте носители и фотоаппарат одной торговой маркиФлэш-память USB (USB-брелоки)16 Мбайт2 ГбайтНекоторые из носителей поддерживают защиту данных с помощью паролей и возможность защиты от записиОкончание табл. 10.28Окончание табл. 10.28CompactFlash CardCompactFlash Card128мв128мвSony Memory StickSony Memory StickxD-Hcture CardxD-Hcture Card
Устройство
Минимальная емкость
Максимальная емкость
Примечания
SecureDigitai (SD)
16 Мбайт
1 Гбайт
Карты SD не совместимы с разьемами ММС
Memory Stick
16 Мбайт
512 Мбайт
Разработана компаний Sony, Lexar Media получила лицензию на ее производство
Memory Stick Pro (также известная как Memory Stick Magic Gate)
16 Мбайт
2 Гбайт
Является расшаренной высокоскоростной версией Memory Stick с поддержкой регулирования прав на копирование цифровых данных
Memory Stick Duo
16 Мбайт
2 гбайт
Самая быстродействующая память семейства Memory Stick примерно вдвое меньшего размера, чем Memory Stick Pro
ATA Flash
16 Мбайт
2 Гбайт
Не требует адаптера; подключается непосредственно в разъем PC Card (PCMCIA)
xD-Picture Card
16 Мбайт
512 Мбайт
Для получения оптимальных результатов используйте носители и фотоаппарат одной торговой марки
Флэш-память USB (USB-брелоки)
16 Мбайт
2 Гбайт
Некоторые из носителей поддерживают защиту данных с помощью паролей и возможность защиты от записи
Устройство
Минимальная емкость
Максимальная емкость
Примечания
SecureDigitai (SD)
16 Мбайт
1 Гбайт
Карты SD не совместимы с разьемами ММС
Memory Stick
16 Мбайт
512 Мбайт
Разработана компаний Sony, Lexar Media получила лицензию на ее производство
Memory Stick Pro (также известная как Memory Stick Magic Gate)
16 Мбайт
2 Гбайт
Является расшаренной высокоскоростной версией Memory Stick с поддержкой регулирования прав на копирование цифровых данных
Memory Stick Duo
16 Мбайт
2 гбайт
Самая быстродействующая память семейства Memory Stick примерно вдвое меньшего размера, чем Memory Stick Pro
ATA Flash
16 Мбайт
2 Гбайт
Не требует адаптера; подключается непосредственно в разъем PC Card (PCMCIA)
xD-Picture Card
16 Мбайт
512 Мбайт
Для получения оптимальных результатов используйте носители и фотоаппарат одной торговой марки
Флэш-память USB (USB-брелоки)
16 Мбайт
2 Гбайт
Некоторые из носителей поддерживают защиту данных с помощью паролей и возможность защиты от записи
Окончание табл. 10.28
Окончание табл. 10.28
CompactFlash Card
CompactFlash Card
128мв
128мв
Sony Memory Stick
Sony Memory Stick
xD-Hcture Card
xD-Hcture Card
Рис. 10.22. Устройства флат-памяти SmartMedia, CompactFlash, Memory Stick, MultiMediaCard. SecureDigitai (no своим размерам аналогично Memory Stick) и xD-Picture Card. Некоторые из них ненамного больше олноцеитовой монеты (внизу справа)
Обычно для приобретения рекомендуются устройства (цифровые камеры, карманные компьютеры (PDA) и т.п.), а которых используется флэш-память CompactFlash (CF), SecureDigitai (SD) или xD-Picture Card. Флэш-память других типов получила значительно меньшее распространение, что связано с ограниченной емкостью устройств, их низкой производительностью, высокой стоимостью и оригинальной конструкпей.
Карты CompactFlash нашли широкое применение в профессиональных и потребительских цифровых камерах, отличаются высокой емкостью, довольно низкими ценрми и сравнительно небольшими размерами. С помощью небольшого и относительно недорого пассивного адаптера CF-карты подключаются непосредственно к разъемам PC Card, которые есть во всех портапгапых компьютерах. Таким образом, когда эти карты не используются в цифровых камерах или других устройствах, их можно применять в портативном компьютере в качестве дополнительного твердотельного жесткого диска. В течение долгого времени цифровые камеры или другие устройства, в которых использовались запоминающие устройства CompactFlash, были вне конкуренции. Емкость этих устройств достигает 4 Гбайт и более.
Устройства SecureDigitai, приобретающие все большую популярность, имеют достаточно высокую скорость передачи данных и емкость до 1 Гбайт. В разъемы SD могут устанавливаться также карты MultiMediaCard (ММС), толщина которых значительно меньше. К сожа-
лению, утверждать обратное нельзя — разъемы ММС не подходят для установки карт SD. Емкость устройств ММС достигает 512 Мбайт. В свою очередь, устройства SmartMedia устарели и уже практически не используются.
Другое устройства для флэш-памяти различных форматов, особенно Memory Stick, которая является собственной разработкой компании Sony (неужели Sony забыла о войне между Betamax и VHS?), как правило, не стоят внимания. Формат xD имеет ограниченную популярность ввиду довольно невыского быстродействия, а стандарт RS-ММС предназначен главным образом для мобильных телефонов и смартфонов. Карты АТА Flash имеют высокую емкость, но отличаются большими физическими размерами и устаревшей конструкцией. Они могут заменяться картами CompactFlash, подключенными к адаптеру PC Card.
Перемещение устройств флэш-памяти из камеры в компьютер
В настоящее время существует несколько устройств для переноса данных с карт флэш- памяти цифровых камер и других устройств в компьютер. И хотя некоторые старые цифровые камеры поставлялись с последовательным кабелем RS-232, это самый медленны!! метод даже для камер с низким разрешением, т.е. менее двух мегапикселей (2000 точек по горизонтали).
Устройства считывания с карт флэш-памяти
Практически все производители карт флэш-памяти предлагают устройства для их считывания, которые могут быть использованы для перемещения данных с фирменных карт в компьютер. Эти устройства обычно подключаются к параллельному порту или порту USB. Кроме того, что устройства чтения карт используются для быстрого перемещения данных, они также очищают цифровую пленку для последующей съемки.
Устройства считывания не только позволяют увеличить скорость передачи данных, но и обеспечивают возможность Повторного использования дорогой цифровой "пленки" после того, как фотографии будут скопированы на жесткий диск компьютера. Кроме того, эти устройства экономят мощность батареи, поскольку фотоаппарат не используется для передачи информации. Внешние устройства считывания данных могут использоваться с любым компьютером, имеющим порт соответствующего типа и поддержку операционной системы. Например, устройства USB должны использоваться с операционной системой Windows 98 или выше.
Многие потребители, имеющие компьютеры или какие-либо электронные устройства, применяют флэш-память различных типов. Поэтому производители стали предлагать многоформатные устройства считывания, одним из которых является SanDisk Image Mate 8 in 1 (рис. 10.23).
Адаптеры типа PC Card II
Во время работы в "полевых условиях" карта флэш-памяти может быть подключена к разъему типа PC Card II. Для этого ее следует вставить в адаптер, а затем подсоединить к разъему PC Card II портативного компьютера. Внешний вид карг CompactFlash и адаптера PC Card И показан на рис. 10.24. При использовании устройства считывания карты выясните, существует ли соответствующее устройство сопряжения для конкретной карты флэш-памяти.
Адаптеры в виде дискеты
Если у вас установлен стандартный 3,5-дюймовый дисковод, то с его помощью можно считывать содержимое карт флэш-памяти. Компания SmartDisk (http: //www. smartdisk . com) выпускает семейство адаптеров для карт флэш-памяти Flash Path, которые точно соответствуют 3,5-дюймовой дискете. Этот адаптер с картой флэш-памяти устанавливается в дисковод как обычная дискета. Отдельные модели адаптеров работают с картами SmartMedia, Sony Memory Stick и CompactFlash. Устройство флэш-памяти, вставленное в адаптер FlashPath, показано на рис. 10.25. В таком виде адаптер FlashPath может быть вставлен в стандартный дисковод для 3,5-дюймовых гибких дисков.
Рис. 10.23. Устройством SanDisk ImageMateS in 1 Card Reade r/W ri ter с интерфейсом USB 2.0 поддерживается чтение таких носителей, как CompactFlash Type I/II, Memory Stick, Memory Stick Pro, SmartMedia. xD-Picture Card, Secure Digital и Multi MediaCard
Носитель CompactFlash
Карта ATA DataFlash
Адаптер PC Card II
Рис. 10.24. Адаптер типа PC Card II с носителем CompactFlash рядом с картой АТА DataFlash
Собранное устройство помещается е стандартный дисковод для 3,5-дюймовых гибких дисковСобранное устройство помещается е стандартный дисковод для 3,5-дюймовых гибких дисковМодуль CompactFlash, вставленный в адаптер FlashPalhМодуль CompactFlash, вставленный в адаптер FlashPalhРис. 10.25. Модуль CompactFlash, подключенный п адаптер FiashPath; полученный целитель совместим со стандартным дисководом для 3 Л-дюймовых гибких дисков. Фотография предоставлена компанией SanDiskРис. 10.25. Модуль CompactFlash, подключенный п адаптер FiashPath; полученный целитель совместим со стандартным дисководом для 3 Л-дюймовых гибких дисков. Фотография предоставлена компанией SanDiskНакопитель IBM Microdrive
Собранное устройство помещается е стандартный дисковод для 3,5-дюймовых гибких дисков
Собранное устройство помещается е стандартный дисковод для 3,5-дюймовых гибких дисков
Модуль CompactFlash, вставленный в адаптер FlashPalh
Модуль CompactFlash, вставленный в адаптер FlashPalh
Рис. 10.25. Модуль CompactFlash, подключенный п адаптер FiashPath; полученный целитель совместим со стандартным дисководом для 3 Л-дюймовых гибких дисков. Фотография предоставлена компанией SanDisk
Рис. 10.25. Модуль CompactFlash, подключенный п адаптер FiashPath; полученный целитель совместим со стандартным дисководом для 3 Л-дюймовых гибких дисков. Фотография предоставлена компанией SanDisk
Если вы предпочитаете магнитные устройства хранения для цифровых камер, обратите внимание па устройство IBM Microdrive. Изначальная модель вмещала 170 Мбайт. Последующие модели имеют объем 340 и 512 Мбайт, 1 и 4 Гбайт соответственно. В модели объемом 4 Гбайт используется новое пятислойное покрытие AFC, разработанное компанией IBM.
Накопители Microdrive могут использоваться в цифровых камерах, многих портативных компьютерах и других устройствах. Microdrive— это настоящий жесткий диск размером 1 дюйм, который подключается к разъемам CompactFlash* и типа П, что позволяет напрямую заменять им память CompactFlash на совместимом оборудовании. Кроме того, IBM предлагает Microdrive в качестве составляющей комплекта Travel Kit, содержащего адаптер PC Card и дисковод, совместимый с различными стандартами устройств считывания CompactFlash. Для получения дополнительной информации об устройствах Microdrive, матрице совместимости и прочих сведений обращайтесь на Web-узел www.hgst. com. Соотношение размеров механизма Microdrive и 25-центовой монеты показано на рис. 10.26.
Рис. 10.26. Монета п 25 центов (слева) лишь немного меньше носителя Microdrive (справа)
Глава 11
Графика и звук
Современные портативные компьютеры обладают встроенными графическими и звуковыми адаптерами, причем ряд ноутбуков средней и высшей ценовой категорий оснащены мощными ЗВ-ускорителями и высококачественными звуковыми адаптерами. Тем не менее обычно графические и звуковые возможности портативных компьютеров несколько отстают от возможностей настольных компьютеров, хотя этот разрыв постоянно сокращается.
В данной главе рассматриваются основные графические и звуковые технологии, применяемые в портативных компьютерах, а также принципы выбора портативных компьютеров, обладающих необходимыми возможностями в области графики и звука. Кроме того, описывается улучшение возможностей встроенного звукового и графического адаптеров посредством модернизации внешних и внутренних компонентов. Также затрагивается тема диагностики подсистем портативного компьютера.
В идеоподси сте ма
Видеоподсистема современного портативного компьютера состоит из двух основных компонентов.
Экран. Все ноутбуки оснащены жидкокристаллической панелью.
Видеоадаптер (графический адаптер). В большинстве ноутбуков встроен в системную плату; в некоторых системах является частью набора микросхем материнской платы, однако в дорогих моделях ноутбуков, оптимизированных для игр, используются дискретные графические адаптеры с собственной памятью.
В этом разделе рассматриваются технологии производства экранов и адаптеров, применяемые в портативных компьютерах.
Основные возможности экранов портативных компьютеров
В отличие от настольных компьютеров, видеоадаптер и монитор которых можно заменить, в портативных компьютерах видеоадаптер и экран являются встроенными. Поскольку модернизация этих компонентов существенно ограничена, при'выборе портативного компьютера следует обратить особое внимание на качество и возможности экрана. Далее перечислены основные свойства экрана ноутбука:
тип ж и д кокри сталлическо го э крана;
размер и разрешающая способность;
плотность изображения (точек на дюйм);
яркость и контраст;
время отклика;
политика производителя в отношении поврежденных пикселей;
интерфейс для подключения внешнего монитора;
графический адаптер;
размер и тип видеопамяти;
варианты модернизации видеопамяти;
поддержка одновременной работы с двумя мониторами (DualView);
поддержка адаптеров CardBus PC Card;
подде рж ка трехм ер ной граф и ки;
I годдержка ввода-вывода телевизионного сигнала;
используемые драйверы.
Более подробно эти темы рассматриваются в следующих разделах.
Старые ЭЛТ-дисплеи
Информация на мониторе может отображаться несколькими способами. Олин из них — использование электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), такой же, как в телевизоре. ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне — экран, покрытый люминофором.
Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые на большой скорости двигаются по направлению к экрану. Поток электро ею в (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает снег, который видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера. В ЭЛТ- мониторах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания потоков электронов применяется так называемая теневая маска — металлическая пластина, имеющая тели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофор на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофоров (шаг расположения точек).
Жидкокристаллические экраны
Жидкокристаллический экран состоит из двух листов гибкого поляризуемого материала со слоем жидкокристаллического раствора между ними. Если легко нажать на поверхность экрана во время работы, можно заметить, что он поддается, смещая жидкость, находящуюся внутри. При прохождении электрического тока через эту жидкость кристаллы принимают ориентированное положение и становятся полупроницаемыми для световых лучей.
Жидкокристаллические экраны имеют плоскую поверхность, практически не дающую бликов, и низкое энергопотребление (5 Вт по сравнению со 100 Вт ЭЛТ-монитора). Качество цветопередачи жидкокристаллического экрана с активной матрицей превосходит качество цветопередачи большинства ЭЛТ-мониторов.
Кроме небольшого веса, жидкокристаллические мониторы предоставляют ряд других преимуществ по сравнению ЭЛТ-мониторами:
большая эффективная область просмотра;
отсутствие искажений изображения;
сниженное энергопотребление и тепловыделение;
отсутствие электромагнитного излучения.
Жидкокристаллический экран с диагональю 15 дюймов практически эквивалентен по своей пилимой области ЭЛТ-монитору с диагональю 19 дюймов. Кроме того, существуют портативные компьютеры с экраном диагональю 17 дюймов. Эффективность жидкокристаллических экранов связана не только с разрешающей способностью, но и с тем, что экран ноутбука всегда находится ближе к пользователю, чем ЭЛТ-монитор настольного компьютера.
Принцип прямой адресации (когда каждый пиксель изображения соответствует определенному транзистору) позволяет выводить на экран сверхчеткое изображение. Жидкокристаллические экраны лишены проблем ЭЛТ-мониторов, связанных с искажениями (подуш- ка/дуга, трапеция или ошибки конвергенции, при которых вокруг границ объектов отображается ореол).
Жидкокристаллические экраны идеально подходят для портативных компьютеров, так как используют меньше энергии и генерируют меньше тепла.
Кроме того, жидкокристаллические экраны безопасны по своей природе — они не излучают электромагнитных волн низкой и сверхнизкой частоты.
Принцип работы жидкокристаллического экрана
В жидкокристаллическом экране поляризационный светофильтр создает две раздельные световые волны и пропускает только ту, у которой плоскость поляризации параллельна его оси. Располагая в жидкокристаллическом мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендикулярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света (экран будет темным). Вращая ось поляризации второго фильтра, т.е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой с ветовой энергии, а значит, и яркость экрана.
В цветном жидкокристаллическом экране есть еще один дополнительный светофильтр, который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения — по одной для отображения красной, зеленой и синей точек. Красная, зеленая и синяя ячейки, формирующие пиксель, иногда называются субпикселями (subpixel). Возможность индивидуального управления каждой ячейкой позволила Microsoft разработать новую технологию улучшения качества отображения текста на жидкокристаллическом дисплее. Для этого в диалоговом окне Свойства: Экран операционной системы Windows ХР можно выбрать специальную функцию CiearType.
Жидкокристаллические экраны с активной матрицей
В большинстве жидкокристаллических мониторов используются тонкопленочные транзисторы (TFT). В каждом пикселе есть один монохромный или три цветных (RGB) транзистора, упакованные в гибком материале, имеющем точно такой же размер и форму, что и сам дисплей. Поэтому транзисторы каждого пикселя расположены непосредственно за жидкокристаллическими ячейками, которыми они управляют.
В настоящее время для производства дисплеев с активной матрицей используется два материала: гидрогенизированный аморфный кремний (a-Si) п низкотемпературный поликри- сталлический кремний (p-Si). В принципе основная разница между ними заключается в производственной пене. Изначально TFT-мониторы выпускались с помощью процесса a-Si, так как для него требуется более низкий температурный режим (менее 400 "С), чем для p-Si. Сейчас низкотемпературный процесс p-Si является полноценной альтернативой a-Si с достаточно приемлемой ценой.
Для увеличения видимого горизонтального угла обзора жидкокристаллических дисплеев некоторые производители модифицировали классическую технологию TFT. Например, тех- НОЛОП1Я плоскостного переключения (in-plane switching — IPS), также известная как STFT, подразумевает параллельное выравнивание жидкокристаллических ячеек относительно стекла экрана, подачу электрического напряжения на плоскостные стороны ячеек и поворот пикселей для четкого и равномерного вывода изображения на всю жидкокристаллическую панель. Суть еще одного новшества компании Hitachi — технологии Super-lPS — заключается в перестраивании жидкокристаллических молекул в соответствии с зигзагообразной схемой, а не по строкам и столбцам, что позволяет уменьшить нежелательное цветовое смешение и улучшить равномерное распределение цветовой гаммы на экране. В аналогичной технологии мультидоменного вертикального выравнивания (multidomain vertical alignment — MVA) компании Fujitsu экран монитора подразделяется на отдельные области, для каждой из которых изменяется угол ориентации.
Как Super-lPS, так и MVA предназначены для улучшения видимого угла обзора традиционного TFT-экрана. В различных компаниях эта технология носит разные названия, например в компании Shaq) она называется ультравысокой апертурой (Ultra High Aperture — UНА). Производители часто придумывают собственные специальные термины, пытаясь таким образом выделить свою продукцию среди конкурентов. Поскольку в больших жидкокристаллических экранах (17" и больше) угол обзора играет немаловажную роль, эти технологии используются в больших и дорогих панелях, а также лицензированы другими производителями жидкокристаллических дисплеев.
Разрешающая способность
Разрешающая способность, пли разрешение, монитора — это размер минимальной детали изображения, которую можно различить на экране. Данный параметр характеризуется количеством элементов разложения — пикселей (pixel) — по горизонтали и вертикали экрана. Чем больше количество пикселей, тем более детальное изображение формируется на экране. Необходимое разрешение в значительной степени зависит от конкретного приложения. Символьные приложения (например, программы командной строки) требуют невысокого разрешения, вто время как приложения с большим объемом графики (например, настольная издательская система) нуждаю тся в более детальных изображениях.
В отличие от обычных ЭЛТ-мониторов, способных поддерживать разные разрешения, жидкокристаллические мониторы (как настольные, так и дисплеи ноутбуков) предназначены для работы только с одним, “родным", разрешением, а для остальных разрешений используется масштабирование. Старые модели жидкокристаллических мониторов справлялись с масштабированием из рук вой плохо, и хотя в настоящее время ситуация изменилась в лучшую сторону, эффективная поддержка разной разрешающей способности остается прерогативой обычных ЭЛТ-мониторов.
Видеоадаптеры компьютеров поддерживают несколько стандартных разрешений, приведенных в табл. 11.1 вместе с общепринятыми наименованиями режимов.
Таблица 11.1. Стандартные разрешения графических дисплеев
Стандарт
Линейные пиксели (высотах ширина)
Общее количество пикселей
Форматное соотношение
CGA
320x200
64 000
1,60
EGA
640x350
224 000
1,83
VGA
640x480
307 200
1,33
WVGA
854x480
410 240
1,78
SVGA
800x600
480 000
1,33
XGA
1024x768
786 432
1,33
XGA+
1152x864
995 328
1,33
WXGA
1280x800
1 024 000
1,60
WXGA*
1440x900
1 296 000
1,60
SXGA
1280x1024
1 310 720
1,25
SXGA+
1400x1050
1470 000
1,33
WSXGA
1600x1024
1 538 400
1,56
WSXGA+
1680x1050
1 764 000
1,60
UXGA
1600x1200
1 920 000
1,33
HDTV
1920x1080
2 073 600
1,78
WUXGA
1920x1200
2 304 000
1,60
QXGA
2048x1536
3145728
1,33
OSXGA
2560x2048
5 242 880
1,25
QSXGA-W
3840x2400
9216000
1,60
Соотношения геометрических размеров:
125 - 5:4;
1.60 - 16:10;
133 - 4:3;
1.78 - 165;
1,65 - 25:16;
1.83 - 115.
Термин VGA часто используется для обозначения стандартного экранного режима 640x480 с 16 цветами, который по умолчанию устанавливается в большинстве систем Windows, за исключением Windows ХР, где базовое разрешение составляет 800x600. Разъем с 15 контактами, к которому подключаются ЭЛТ-мониторы во многих видеоадаптерах, называется также VGA-разъемом. Разъем с 20 контактами используется с жидкокристаллическими панелями, совместимыми со стандартом DFP. И наконец, разъем с 24 контактами необхо-
дим для мониторов, поддерживающих интерфейс DVI-D, а в самом популярном разъеме DVI-I имеется 29 контактов.
Во многих высококачественных портативных системах используется жидкокристаллический монитор размером 15 дюймов, который обеспечивает разрешение SXGA+ (1 400x1 050) или даже UXGA (1 600x1 200). Изображение просто превосходное, в то время как на 14- или 15-дюймовом ЭЛТ-мониторе его качество оставляет желать лучшего. Жидкокристачличе- ский экран ноутбука расположен недалеко от пользователя. Фактически именно это обстоятельство и определяет, почему такие высокие разрешения лучше всего подходят для настольных жидкокристаллических мониторов с диагональю экрана, равной 17 или 18 дюймов.
Какое же выбрать разрешение? Как правило, чем больше разрешение, тем больше должен быть размер экрана. Дело в том, что текст и пиктограммы в Windows состоят из постоянного количества пикселей, поэтому увеличение разрешающей способности приводит к значительному уменьшению экранных элементов.
Чтобы разобраться в этом на практике, стоит посетить магазин портативной техники и посмотреть на экраны ноутбуков с разным разрешением. При этом будут более очевидны изменения с рабочим столом Windows.
При разрешении 1 024x768 текст и пиктограммы слишком велики. Поскольку экранные элементы, присутствующие на рабочем столе Windows 98/2000/Ме и в меню программ, имеют фиксированные размеры высоты и ширины в пикселях, при изменении разрешения они заметно уменьшатся. Высокое разрешение позволяет увидеть больший объем документов или Web-страниц, поскольку каждый объект занимает на экране меньше места. Несмотря на то что изменить базовое разрешение экрана ноутбука возможно, это приведет к размытию изображения, которое станет нечетким.
Размер и разрешение жидкокристаллических экранов: количество точек на дюйм
Как рассчитать плотность пикселей и почему важно знать эту информацию? Деление разрешения на размер дает значение плотности пикселей жидкокристаллического экрана. Плотность пикселей позволяет определить комбинации разрешения и размера экрана, обеспечивающие наиболее приемлемое изображение.
Поскольку между транзисторами и пикселями экрана существует соотношение 1:1, портативные компьютеры с экраном SXGA (1 280x1 024) и большими разрешениями необходимо выбирать очень внимательно, так как пиктограммы и текст окажутся более мелкими, чем привык пользователь. Можно изменить размер шрифта средствами Windows, ио зачастую это приводит к проблемам в работе приложений и при переносе строк в текстовых редакторах. Изменение параметров разрешения в операционной системе не решает проблему, так как на экране будет использоваться меньшее количество пикселей с сокращением видимой области или же масштабирование, в результате чего ухудшится четкость изображения.
Для описания размера объектов, отображаемых на жидкокристаллическом мониторе, разрешение экрана выражается в пикселях на дюйм. Это значение фиксировано для конкретного экрана. В табл. 11.2 приведены плотности пикселей и другие характеристики практически всех жидкокристаллических экранов современных ноутбуков.
Таблице 11.2. Размеры и разрешение экранов портативных компьютеров
Экран
Намерение
Линейное количество пикселей
Общее количество пикселей
Транзисторы
Соотношение сторон
Длине, дюймах
Пикселей не дюйм
Длине
Пикселей на мм
Шаг,
8,4" VGA
По горизонтали
640
307 200
921 600
1,33
6,72
95
171
3,75
0,267
По вертикали
480
5.04
126
По диагонали
800
8,40
213
9,5" VGA
По горизонтали
640
307 200
921 600
1.33
7,60
64
193
3,32
0,302
Продолжение табл. 11.2
Экран
ИзмерениеЛинейное ОбщееТрднэис- Соотно- Длина, Пиксе- Длина Пиксе- Шаг,
количество количество торышение дюймов лей налей на мм
пикселей пикселейсторондюйммм
10,4" VGA
10.4"
SVGA
11,3"
SVGA
12,1' SVGA
12,1' XGA
13,0" SVGA
13,3" XGA
13,r
SXGA
14,1"
XGA
14,1"
SXGA*
15,0" XGA
15,0" WXGA
15,0' SXGA*
15,0" UXGA
По вертикали4805,70145
Подиагонали8009,50241
По горизонтали640307 200921 6001,338,32772113,030,330
Повартикали4806,24158
Ло диагонали80010,40264
По горизонтали80048000014400001,338,32962113.790,264
По вертикали6006,24158
По диагонали100010,40264
По горизонтали80048000014400001,339,04882303,480.287
По вертикали6006,78172
Подиагонали100011,30287
По горизонтали80048000014400001,339,68832463.250,307
По вертикали6007,26184
Подиагонали100012,10307
По горизонтали102478643223592961,339,681062464,160,240
Ло вертикали7687,26184
Подиагонали128012,10307
По горизонтали80048000014400001,3310,40772643,030,330
По вертикали6007,80198
Подиагонали100013,00330
По горизонтали102478643223592961,3310,64962703,790,264
По вертикали7687,98203
Подиагонали128013,30338
По горизонтали1280131072039321601,2510,701202724,710,212
По вертикали10248,56217
Подиагонали16391 3,70348
По горизонтали102478643223592961,3311,28912873,570,280
По вертикали7688,46215
Подиагонали128014,10358
По горизонтали1400147000044100001,3311,281242874,890,205
Повартикали10508,46215
Подиагонали175014,10358
По горизонтали102478643223592961,3312,00853053,360,298
По вертикали7689,00229
Подиагонали128016,00381
По горизонтали1280102400030720001,6012,721013233,960,252
По вертикали6007,95202
Подиагонали150915,00381
По горизонтали1400147000044100001,3312,001173054,590,218
По вертикали10509,00229
Подиагонали175015,00381
По горизонтали1600182000057600001,3312,001333055,250,191
Экран
Измерение
Линейное количество пикселей
Общее количество пикселей
Транзис-
Соотношение сторон
Длина, дюймов
Пикселей на
Длина
Пиксе-
Шаг,
По вертикали
1200
9,00
229
По диагонали
2000
15,00
381
15,0"
QXGA
По горизонтали
2048
3145728
9437184
1,33
12,00
171
305
6,72
0,149
По вертикали
1536
9,00
229
По диагонали
2560
15.00
381
15.2"
WXGA
По горизонтали
1280
1024000
3072000
1,60
12,89
99
327
3,91
0.256
По вертикали
800
8,06
205
По диагонали
1509
15,20
386
15.2"
WXGA
По горизонтали
1280
1093120
3279360
1,50
12,64
101
321
3,99
0,251
По вертикали
854
8,44
214
По диагонали
1539
15,20
386
15,4'
WXGA
По горизонтали
1280
1024000
3072000
1.60
13,06
98
332 *
3.86
0,259
По вертикали
800
8,16
207
По диагонали
1509
15,40
391
15,4" SXGA
По горизонтали
1280
1310720
3932160
1.25
12,03
106
305
4,19
0,239
По вертикали
1024
9.62
244
По диагонали
1639
15,40
391
15,4"
WSXGA*
По горизонтали
1680
1764000
5292000
1,60
13,06
129
332
5,06
0,197
По вертикали
1050
8,16
207
По диагонали
1981
15,40
391
15.4"
WUXGA
По горизонтали
1920
2304000
6912000
1,60
13.06
147
332
5,79
0,173
По вертикали
1200
8,16
207
По диагойали
2264
15,40
391
15,7" SXGA
По горизонтали
1280
1310720
3932160
1.25
12,26
104
311
4.11
0,243
По вертикали
1024
9,81
249
По диагонали
1639
15,70
399
16,1"
UXGA
По горизонтали
1600
1920000
5760000
1.33
12,88
124
327
4,89
0.204
По вертикали
1200
9,66
245
По диагонали
2000
16,10
409
17,0"
WXGA+
По горизонтали
1440
1296000
3888000
1,60
14,42
100
366
3,93
0,254
По вертикали
900
t
9,01
229
По диагонали
1698
17,00
432
17,0"
UXGA
По горизонтали
1600
1920000
5760000
1,33
13,60
118
345
4,63
0,216
По вертикали
1200
10,20
259
По диагонали
2000
17,00
432
8.4"
VGA
По горизонтали
640
307200
921600
1.33
6,72
95
171
3,75
0,267
По вертикали
480
5,04
128
По диагонали
800
8,40
213
9.5" VGA
По горизонтали
640
307200
921600
1,33
7,60
84
193
3,32
0,302
По вертикали
480
5,70
145
По диагонал и
800
9,50
241
10.4"
VGA
По горизонтали
640
307200
921600
1.33
8,32
77
211
3,03
0.330
Экран
Измерение
Линейное количество пикселей
Общее количество пикселей
Трянзнс-
Соотношение сторон
Длин®, дюймов
лей на дюйм
Длина
Пикселей на
Шег,
По вертикали
480
6,24
158
По диагонали
800
10,40
264
10,4"
По горизонтали
800
480000
1440000
1.33
8.32
96
211
3.79
0,264
SVGA
По вертикали
600
6,24
158
По диагонали
1000
10,40
264
11,3"
По горизонтали
800
460000
1440000
1,33
9,04
88
230
3.48
0.287
SVGA
Ло вертикали
600
6,78
172
По диагонали
1000
11,30
287
12.1"
По горизонтали
800
480000
1440000
1,33
9,68
83
246
3,25
0.307
SVGA
По вертикали
600
7.26
184
По диагонали
1000
12,10
307
12,1"
По горизонтали
1024
786432
2359296
1.33
9.68
106
246
4,16
0,240
XGA
По вертикали
768
7.26
184
По диагонали
1280
12,10
307
13,0"
По горизонтали
800
480000
1440000
1.33
10,40
77
264
3,03
0,330
SVGA
По вер гикал и
600
7,80
198
По диагонали
1000
13,00
330
13,3"
Ло горизонтали
1024
786432
2359296
1,33
10,64
96
270
3,79
0.264
XGA
По вертикали
768
7,98
203
По диагонали
1280
13.30
338
13.7"
По горизонтали
1280
1310720
3932160
1,25
10,70
120
272
4,71
0,212
SXGA
По вертикали
1024
8,56
217
По диагонали
1639
13,70
346
14,1"
По горизонтали
1024
786432
2359296
1,33
11,28
91
287
3,57
0.280
XGA
По вертикали
7БВ
8,46
215
По диагонали
1280
14,10
358
14,1"
По горизонтали
1400
1470000
4410000
1,33
11,28
124
287
4,89
0,205
SXGA*
По вертикали
1050
X
8,46
215
По диагонали
1750
14.10
358
15,0"
По горизонтали
1024
786432
2359296
1,33
12.00
85
305
3.36
0,298
XGA
Ло вертикали
768
9,00
229
По диагонали
1280
15,00
381
15,0"
По горизонтали
1280
1024000
3072000
1,60
12,72
101
323
3.96
0.252
WXGA
По вертикали
800
7,95
202
По диагонали
1509
15.00
381
15,0"
По горизонтали
1400
1470000
4410000
1,33
12,00
117
305
4,59
0.218
SXGA-
По вертикали
1050
9,00
229
По диагонали
1750
15,00
381
15.0-
По горизонтали
1600
1920000
5760000
1.33
12.00
133
305
5,25
0.191
UXGA
По вертикали
1200
9.00
229
По диагонали
2000
15,00
381
15,0"
QXGA
По горизонтали
2048
3145728
9437184
1.33
12,00
171
305
6,72
0.149
Видеоподсистема
435
Экран
Измерение
Линейное количество пикселей
Общее количество пикселей
Транзисторы
Соотношение сторон
дюймов
Пикселей на дюйм
Длина
Пиксе-
Шаг,
По вертикали
1536
9.00
229
По диагонали
2560
15.00
381
15,2"
По горизонтали
1280
1024000
3072000
1.60
12.89
99
327
3,91
0.256
WXGA
По вертикали
800
8,0^
205
По диагонали
1509
15,20
386
15.2"
По горизонтали
1280
1093120
3279360
1,50
12.64
101
321
3,99
0,251
WEXGA
По вертикали
854
•
8.44
214
По диагонали
1539
15,20
386
15,4"
По горизонтали
1280
1024000
3072000
1,60
13,06
98
332
3,86
0,259
WXGA
По вертикали
800
8,16
207
По диагонали
1509
15,40
391
15.4"
По горизонтали
1280
1310720
3932160
1,25
12,03
106
305
4,19
0,239
SXGA
По вертикали
1024
9,62
244
По диагонали
1639
15,40
391
15,4"
По горизонтали
1680
1764000
5292000
1,60
13,06
129
332
5,06
0.197
WSXGA-
По вертикали
1050
8,16
207
По диагонали
1981
15,40
391
15,4"
По горизонтали
1920
2304000
6912000
1,60
13,06
147
332
5,79
0,173
WUXGA
По вертикали
1200
8,16
207
По диагонали
2264
15,40
391
15,Г
По горизонтали
1280
1310720
3932160
1,25
12,26
104
311
4.11
0.243
SXGA
По вертикали
1024
9,81
249
По диагонали
1639
15,70
399
16,1"
По горизонтали
1600
1920000
5760000
1,33
12,88
124
327
4,89
0,204
UXGA
По вертикали
1200
9,65
245
По диагонали
2000
16,10
409
17,0"
По горизонтали
1440
1296000
3888000
1,60
14,42
100
366
3,93
0,254
WXGA*
По вертикали
900
9,01
229
По диагонали
1698
17,00
432
17,0*
По горизонтали
1600
1920000
5760000
1,33
13,60
118
345
4,63
0,216
UXGA
По вертикали
1200
10,20
259
По диагонали
2000
17,00
432
В этой таблице рассматриваются практически все экраны для портативных компьютеров, включая PC и Macintosh. Таблица организована в порядке возрастания диагонали жидкокристаллического экрана от наименьшей до наибольшей. Для каждого размера указывается разрешение.
Рассматривая эту таблицу, можно получить довольно полную информацию по определенному экрану. Например, в большинстве систем используется экран с соотношением сторон 1,33 (4:3), при котором ширина равна 4/3 высоты, а высота равна 3/4 ширины. Так называемые "широкоэкранные" мониторы имеют соотношение сторон 1,6 (16:10), которое близко к широкоэкранному формату для просмотра кинофильмов 16:9. На рис. 11.1 сравнивается обычный экран ноутбука с соотношением сторон 1,33 и широкоэкранный монитор с соотношением сторон 1,6.
Рис. 11.1. Соотношения сторон обычного и широкоэкранного монитороп
Возможно, самой важной информацией в этой таблице является шаг пикселей, который выражается тремя разными параметрами. Первый — эго количество пикселей на дюйм (pixel per inch — ppi), принимающее значение в диапазоне от 77 до 171. По умолчанию пиктограммы на рабочем столе Windows имеют размер 32x32. Монитор XGA (1 024x768) с диагональю 14,1 дюйма имеет плотность экрана 91 ppi, поэтому каждая пиктограмма будет иметь размер 0,352 (32/91) дюйма (примерно 8,9 мм) в высоту и ширину. На мониторе UXGA (1 600x1 200) с диагональю 15 дюймов и плотностью 133 ppi, та же самая пиктограмма будет иметь размер 0,241 (32/133) дюйма (примерно 6,1 мм) в высоту и ширину. Хотя Windows можно настроить на использование больших пиктограмм и текстовых символов, зачастую это приводит к проблемам отображения, например к переносу слов в диалоговых окнах. Кроме того, многие шрифты фиксированы и будут выглядеть слишком маленькими, несмотря на изменение системных параметров.
После изучения специалистами всех доступных на рынке мониторов был сделан вывод, что сложности в чтении текстовых символов и различении пиктограмм начинаются с превышением значения плотности пикселей в 100 ppi, в то время как плотность в 120 ppi будет чрезмерной уже для большинства пользователей. Если планируется приобрести портативный компьютер с плотностью пикселей экрана, превышающей 120, для работы с. экраном потребуется отменное зрение или придется сидеть ближе к экрану. Установка меньшего разрешения обычно не дает удовлетворительных результатов, поскольку при этом уменьшится отображаемая область (размер текста и пиктограмм останется неизменным, но на экране будет помещено меньше информации) или система попытается провести масштабирование изображения для заполнения всего экрана. Последнее обычно приводит к размытию изображения, т.е. снижению его четкости.
Плотность экрана до 100 ppi считается приемлемой; при этом текст, пиктограммы и другие элементы имеют достаточно большой размер для их просмотра пользователями. Независимо от разрешения, два экрана с одинаковой полностью пикселей на дюйм будут отображать текст, пиктограммы и другие элементы одинакового размера. Например, экран XGA с диагональю 12,1 дюйма и экран SXGA с диагональю 15,4 дюйма имеют одинаковую плотность пикселей (106 ppi), поэтому объем шириной 106 пикселей будет иметь размер 1 дюйм на каждом мониторе. Если экран SXGA переключить на разрешение XGA, область отображения экрана XGA с диагональю 12,1 дюйма будет расположена в центре экрана SXGA с диагональю 15,4 дюйма. На рис. 11.2 демонстрируется различие между разрешениями SVGA (800x600) и XGA (1 024x768) на одном и том же мониторе без масштабирования. На ЭЛТ-мониторе меньшее разрешение "растягивается", чтобы заполнить весь экран, поэтому все объекты на экране
будут иметь больший размер. Использование меньшего разрешения для жидкокристаллического экрана приведет к применению меньшей области экрана, но размер всех экранных элементов останется неизменным. Новые жидкокристаллические экраны выполняют масштабирование (этот параметр доступен во вкладке Дополнительно (Advanced) окна свойств экрана), пытаясь растянуть изображение на всю поверхность экрана. Это приводит к появлению различных искажений, существенно затрудняя работу с жидкокристаллическим экраном. Другими словами, с жидкокристаллическими экранами следует работать только в базовом разрешении. Не забывайте об этот при выборе ноутбука.
Если плотность экрана превышает 100 ppi, пиктограммы, текст и другие элементы рабочего стола становятся меньше и некоторым пользователям с плохим зрением будет их сложнее увидеть. В особых случаях экран можно настроить па использование крупных шрифтов, что упрощает чтение текста с экрана. Специалистами доказано, что плотность в 120 ppi является максимальным значением, по превышению которого приходиться вносить изменения в размеры шрифтов, пиктограмм и промежутков между элементами, что, впрочем, зависит от зре-
Рис. 11.2. Разрешение 1 024x768 (вверху) в сравнении с разрешением 800x600 на типичном жидкокристаллическом экране портативного компьютера без масштабирования. Обратите внимание, что при большем разрешении видно больше текста (и пустого пространства)
ния конкретного человека, особенно если находиться достаточно близко к экрану. Если планируется приобрести портативный компьютер с плотностью экрана более 100 ppi, обязательно посмотрите на экран лично, чтобы удостовериться, что такая плотность приемлема. В последнем случае площадь рабочего пространства и количество одновременно открытых не перекрывающихся окон могут сделать портативные компьютеры с экранами высокого разрешения хорошим вариантом замены настольного компьютера.
С другой стороны, жидкокристаллические мониторы обеспечивают более четкое и ясное изображение, чем аналоговые мониторы для настольных компьютеров. Поэтому несмотря на физически меньший размер текста и пиктограмм, Жидкокристаллические мониторы идеально подходят для работы с текстом без напряжения глаз.
Совет
Если вместе с портативным компьютером планируется использовать жидкокристаллический проектор, удостоверьтесь, что базовые разрешения экрана и проектора совпадают. При использовании одинакового разрешения картинка на экране монитора будет в точности соответствовать изображению, выводимому проектором. Если разрешение проектора отличается от разрешения экрана портативного компьютера, проектор попытается эмулировать разрешение экрана, что сделает изображение размытым. Изображение проектора можно сделать более четким, изменив разрешение экрана портативного компьютера, но тогда изображение на экране будет нечеткое или неправильного размера.
Виртуальные экраны
Обычно превысить базовое разрешение жидкокристаллического экрана невозможно. Но некоторые системы позволяют создавать виртуальные экраны, предоставляющие большую площадь рабочего стола на меньшем экране. При этом видимая область масштабируется в рамках большей области, которую невозможно отобразить сразу (рис, 11.3). Этот режим вряд ли можно назвать удобным пли популярным, к нему сложно привыкнуть, как к панорамированной версии широкоэкранного фильма. Самой серьезной проблемой подобной конфигурации экрана является то, что некоторые производители предлагают экран с высоким разрешением, не указывая истинные его характеристики. При выборе ноутбука стоит убедиться, что экран работает с базовым разрешением. Тем не менее, поскольку виртуальные экраны практически не используются, их поддержка реализована лишь в некоторых моделях ноутбуков.
Рис. 11.3. Виртуальный экран после включения позволяет панорамировать большую область
Замечание
Если подключить портативный компьютер к внешнему монитору, настроенному на большее разрешение, чем встроенный жидкокристаллический экран, портативный компьютер может автоматические перейти в режим виртуального экрана при переключении с внешнего монитора на встроенный.
Яркость и контрастность изображения (жидкокристаллические мониторы)
Вместо зернистости в жидкокристаллических мониторах используются такие параметры, как яркость и контрастность. Яркость этих типов мониторов измеряется в канделах на квадратный метр, или нитах. Номинальные значения яркости качественных индикаторных панелей обычно находятся в пределах от 200 до 400 нит, и, чем выше это значение, тем лучше. Оптимальным сочетанием можно считать яркость, составляющую 250 нит или выше, и контрастность, определяемую соотношением 300:1 или выше.
Время отклика
Жидкокристаллические экраны имеют не такую быструю реакцию, как ЭЛТ-мониторы, что приводит к смазыванию изображения при просмотре видео, полноэкранных трехмерных игр и анимации. Обычное время отклика находится в пределах от 20 мс (миллисекунд) до 40 мс и даже больше. Если необходим "быстрый" экран, постарайтесь найти портативный компьютер с экраном, обладающим временем отклика не менее 20 мс.
Управление питанием
Хотя жидкокристаллические панели потребляют на порядок меньше энергии, чем ЭЛТ- мониторы, для максимально эффективного использования батарей при автономной работе следует воспользоваться функциями управления питанием.
Самым известным стандартом является DPMS (Display Power-Management Signaling — сигналы управления питанием монитора) ассоциации VESA, который определяет состав сигналов, передаваемых компьютером в монитор, когда компьютер простаивает и находится в режиме пониженного потребления энергии.
В Windows 9х/Ме/2000/ХР эту функцию необходимо включить вручную, поскольку она отключена по умолчанию. Для этого в Windows 98/Ме откройте диалоговое окно Свойства: Экран, перейдите во вкладку Заставка и установите флажки Energy Star и Выключение монитора. Кроме того, можно установить время простоя сис темы до включения заставки или полного выключения монитора. Чтобы определить параметры энергопотребления для монитора и другой периферии в Windows 2000/ХР откройте окно Панель управления и щелкните на пиктограмме Электропитание или откройте диалоговое окно Свойства: Экран, перейдите во вкладку Заставка и щелкните на кнопке Питание.
Компании Intel и Microsoft совместно разработали спецификацию расширенного управления питанием (Advanced Power Management — АРМ), в которой определяется основанный на BIOS интерфейс между аппаратным обеспечением, поддерживающим функции энергосбережения, и операционной системой, использующей эти функции в соответствии с заданными параметрами. В результате пользователи получили возможность настраивать такие системы, как Windows 98, на переключение монитора в режим уменьшенного энергопотребления и даже его отключение после простоя системы в течение определенного временного интервала. Для обеспечения подобной функции монитор, системная BIOS и операционная система должны быть совместимы со ста! 1 дартом АРМ.
В Windows 98/Ме/2000/ХР система расширенного управления питанием получила дальнейшее развитие, что закреплено стандартом ACPI (Advanced Configuration and Power Interface). Этот стандарт используется мониторами, жесткими дисками и другими устройствами, поддерживающими АРМ. В соответствии с ACPI компьютер может автоматически выключать и включать периферийные устройства, такие, как дисководы для компакт-дисков, сетевые платы, жесткие диски, принтеры и т.д. Это же относится к бытовой технике, подключаемой к ноутбукам, например к видеомагнитофонам, телевизорам, телефонам и стереосистемам.
Хотя поддержка АРМ встраивалась в BIOS на протяжении нескольких последних лет, при появлении на рынке Windows 98 для обеспечения функции ACPI в компьютерах некоторых производителей приходилось осуществлять “перепрошивку" (обновление) BIOS.
Замечание
Поддержка ACPI встроена a Windows 98/Ме/2000/ХР только в' том случае, если при первоначальной инсталляции оперативной системы у компьютера имелась совместимая с ACPI базовая система ввода- вывода (BIOS). Если совместимая BIOS устанавливается после операционной системы, последняя ее игнорирует. К счастью, в Windows по-прежнему присутствует поддержка стандарта АРМ. Более подробную информацию по ACPI можно получить на Web-узле www.microsoft. com.
Частоты
В жидкокристаллических экранах отсутствует мерцание изображения, которое характерно для электронно-лучевых мониторов. Частоты вертикальной и горизонтальной развертки последних должны совпадать с частотами, генерируемыми видеоадаптером. Чем больше диапазон сигналов, тем более дорогим — и более многофункциональным — является монитор. Частоты вертикальной и горизонтальной развертки должны находиться в пределах, поддерживаемых монитором. Частота вертикальной развертки (или частота обновления) определяет стабильность изображения (чем больше частота, тем лучше). Обычно частота вертикальной развертки находится в диапазоне от 50 до 160 Гц. Многие мониторы поддерживают использование разной частоты на разных разрешениях. Иногда дешевый монитор поддерживает частоту вертикальной развертки 100 Гц в разрешении 640x480, но при переходе на разрешение 1 024x768 частота падает до неприемлемых 60 Гц. Частота горизонтальной развертки обычно находится в диапазоне от 3,5 до 90 кГц. Большинство адаптеров во избежание повреждения монитора используют базовую частоту вертикальной развертки 60 Гц.
Хотя жидкокристаллическими мониторами (включая мониторы, встроенные в портативные компьютеры) применяются меньшие частоты вертикальной развертки, чем ЭЛТ-дисплеями, мерцание изображения отсутствует, что обусловлено структурой жидкокристаллического экрана. Формирующие экран транзисторы позволяют активизировать все пиксели экрана одновременно, в отличие от перемещающегося электронного луча, который для создания изображения должен вертикально обойти весь экран.
Замечание
Единственной ситуацией, когда на жидкокристаллическом экране будет заметно мерцание, является отображение некоторых комбинаций серого цвета.
Тестирование жидкокристаллического дисплея ноутбука
Выбор ноутбука с наилучшим дисплеем весьма субъективен, и рекомендуемым способом является осмотр нескольких работающих моделей в магазине, дома или в офисе.
Тестирование — это не просто изучение качества изображения, выводимого на экран. В большинстве магазинов на экране дисплеев показывают фильмы, клипы, фотографии и другие графические презентации, которые совершенно бесполезны для серьезной оценки. При наличии такой возможности постарайтесь посмотреть на одно и то же изображение на разных мониторах, а также воспользуйтесь специальными программами тестирования
Чтобы быстро протестировать монитор, выполните ряд действий.
С помощью какой-нибудь графической программы нарисуйте окружность. Если в результате получится овал, а не правильная окружность, значит, монитор сослужит вам плохую службу при работе с графическими или конструкторскими приложениями.
Наберите небольшой текст шрифтом 8-10 пунктов (1 пункт (point) равен 1/72 дюйма). Если буквы па экране расплывчатые или вокруг черных символов возникает цветной ореол, выбирайте другой монитор.
Попробуйте увеличивать и уменьшать яркость и следите за изображением в углах. Если изображение изменяет цвет или растягинается/сжим^ется, то, скорее всего, при изменении яркости нарушается фокусировка.
Попробуйте, загрузив Windows, изменить базовое разрешение жидкокристаллического дисплея, используя диалоговое окно Свойства: Экран (Display: Properties) Жидкокристаллические панели имеют только одно собственное разрешение, поэтому для обработки в полноэкранном режиме более низкого разрешения монитор использует масштабирование. Если вы занимаетесь Web-дизайном, увлекаетесь компьютерными играми или просто хотите установить определенное разрешение экрана, этот тест позволит определить, сохраняется ли качество изображения при использовании отличных от стандартного разрешений.
Мертвые пиксели,
Так называемый мертвый пиксель (dead pixel) — это пиксель, красная, зеленая или синяя ячейка которого постоянно включена (что встречается гораздо чаще) или выключена. Постоянно включенные ячейки очень хорошо видны на темном заднем фоне как ярко-красная, зеленая или синяя точка. Хотя даже пара точек может помешать работе, гарантийные обязательства производителей относительно количества мертвых пикселей, необходимого для замены монитора, серьезно отличаются. Некоторые производители обращают внимание как па количество таких пикселей, так и па их расположение. К счастью, постоянные усовершенствования технологии производства снижают вероятность появления мертвых пикселей на настольном жидкокристаллическом экране или дисплее ноутбука.
Хотя не существует способа исправления таких пикселей, можно посоветовать один нехитрый прием. Некоторые испорченные пиксели исправляются, если слегка нажать пальцем на область экрана, где они расположены. Это часто срабатывает, особенно если ячейка постоянно включена, а не погашена (т.е. темная). Пусть уж лучше мертвый пиксель будет темным, чем ярко светится, тем самым немало раздражая пользователя.
Интерфейсы жидкокристаллических дисплеев
Видеоинтерфейс обеспечивает взаимодействие системы и экрана, передавая с и га алы, образующие изображение на экране. Стандарты интерфейсов постепенно развивались, увеличивалось разрешение экрана и глубина цвета. В первых ноутбуках использовались 4-пвст- ные CGA (Color Graphics Adapter) и 16-цветные EGA (Enchanted Graphics Adapter) дисплеи на базе цифровых технологий.
Тем не менее в 1987 году IBM выпустила аналоговый стандарт VGA (Video Graphics Array), на котором были основаны все выпушенные с тех пор ноутбуки, наравне с мониторами для настольных ПК.
Графические адаптеры и экраны современных портативных компьютеров поддерживают большие разрешения и глубину цвета, а также имеют некоторые функции (например, поддержку трехмерной графики), отсутствующие в оригинальной спецификации VGA. Но внимательный подход при проектировании ноутбуков позволяет современным интерфейсам и экранам поддерживать и отображать большинство старых графических приложений, рассчитанных на режимы CGA, EGA и другие устаревшие графические стандарты. Благодаря этому возможен запуск устаревшего программного обеспечения, хотя интерфейсы и мониторы со времени его создания изменились до неузнаваемости.
Промышленный стандарт SVGA
После представления стандарта VGA в ащюле 1987 года казалось, что пройдет целая вечность до выхода нового стандарта. К 1989 году конкурирующие производители компьютеров, видеоадаптеров и мониторов стали требовать стандарт, лучший чем VGA. Для создания нового интерфейса и обеспечения его совместимости с существующим программным и аппаратным обеспечением потребовались усилия всех участников этого рынка.
В феврале 1989 года была сформирована международная некоммерческая группа VESA (Video Electronics Standards Association). В задачи этой группы входило создание промышленных стандартов для интерфейсов ПК и других платформ. Группа VESA занималась разработкой и распространением открытых стандартов на экраны и интерфейсы экранов. Этой группой управляет совет директоров, представляющих голоса более 100 корпоративных членов группы по всему миру. В группу входят производители аппаратного и программного обеспечения ПК, мониторов и комплектующих, телефонные и кабельные компании, поставщики услуг и другие организации. Группа VESA получила право на определение стандартов для видеоинтерфейсов у компании IBM.
В августе 1989 года VESA представила первый стандарт интерфейса BIOS с разрешением 800x600 и глубиной 16 цветов, который назвали Super VGA (SVGA) 6Ah. Этот стандарт предоставил компаниям возможность самостоятельно [вырабатывать аппаратное обеспечение видеоадаптеров на базе единого программного интерфейса. Стандартом поддерживалось большее разрешение с сохранением обратной совместимости с существующими технологиями VGA. Со временем группа VESA расширила стандарт SVGA множеством других разрешений и режимов. Этот стандарт (SVGA) стал основой для множества других стандартов вцдеоподсистемы ПК
Хотя технически SVGA представляет собой набор стандартов VESA, включая режимы с разрешением от 800x600 и более, обычно термин SVGA используется для обозначения только режима 800x600. Другим режимам высокого разрешения предоставлены собственные имена (XGA, SXGA и т.д.), несмотря на то что они входят в спецификацию VESA SVGA.
XGA и другие стандарты
Не желая сдаваться без борьбы, IBM некоторое время продолжала разработку и выпуск новых стандартов, несмотря на то что группа VESA занималась тем же. В октябре 1990 года IBM объявила о выходе стандарта XGA (Extended Graphics Array), который являлся расширением VGA и обеспечивал увеличенные разрешение, глубину цвета и возможности аппаратного обеспечения. Кроме того, стандарт XGA был оптимизирован для операционной системы Windows и других графических интерфейсов пользователя. Самой важной возможностью стандарта XGA стала поддержка двух новых графических режимов:
1 024x768, 256 цветов;
640x480, 256 цветов.
Стандартом XGA от компании IBM не поддерживался определенный группой VESA режим 800x600, 16 цветов, который появился годом ранее. Это имело особое значение, так как на тот момент не все мониторы могли работать с разрешением 1 024x768, в отличие от более распространенного 800x600. Использование адаптера от IBM требовало перехода с режима 640x480 сразу к режиму 1 024x768, что подразумевало использование очень дорогого монитора. Этот недостаток был исправлен с выходам 21 сентября 1992 года стандарта XGA-2, который предоставлял более высокую производительность и увеличенную глубину цвета, а также поддержку промежуточных режимов 800x600, определенных группой VESA: .
640x480, 256 и 65 536 цветов;
800x600,16, 256 и 65 536 цветов;
1 024x768, 16 и 256 цветов.
С тех пор только VESA и другие промышленные группы занимаются разработкой новых стандартов на интерфейсы и мониторы. Компания IBM стала членом группы VESA и ряда других групп.
Хотя IBM предложила режимы с высоким разрешением и глубиной цвета в 1991 и 1992 годах, большинство портативных компьютеров стали поддерживать эти режимы не ранее середины 1990-х годов.
VBE (VESA BIOS Extension)
В октябре 1991 года группа VESA признала, что программирование приложений, поддерживающих множество адаптеров SVGA, остается довольно сложным процессом, поэтому был предложен стандарт унифицированного программного интерфейса для адаптеров SVGA — VESA BIOS Extension (VBE). Он может предоставляться резидентным драйвером (в случае старых адаптеров) или с помощью дополнительного кода, добавленного в микросхему VGA BIOS (более распространенное решение). Преимущество расширения VESA BIOS состоит в предоставлении программисту одной процедуры или драйвера для работы со всеми ^жимами SVGA. Управление различными адаптерами от разных производителей можно осуществлять через интерфейс VESA. На данный момент поддержка VBE в основном необходима приложениям DOS для реального режима работы, например старым играм, и операционным системам не от Microsoft, которым требуется получить доступ к большим разрешениям и большему количеству цветов. Расширение VBE поддерживает разрешение до 1 280x1024 и цветовое разрешение до 24 бит (16,8 млн. цветов), в зависимости от выбранного режима и объема памяти видеоадаптера. Совместимость с VESA не имеет значения для операционных систем Windows, выпущенных после Windows 95. В этих версиях для работы с графическим адаптером используются собственные драйверы.
Аналоговый разъем VGA
Практически для всех аналоговых видеоинтерфейсов со времен появления VGA используется разъем VGA и его назначение контактов. Именно поэтому современный электронно-лучевой или жидкокристаллический монитор можно подключать к самым старым видеоадаптерам и портативным компьютерам с портом VGA. Точно так же к современным адаптерам можно подключать старые мониторы, которые будут работать на наибольшем общем разрешении, глубине цвета и частоте обновления. Стандартный разъем VGA с 15 контактами (расположенный на плате видеоадаптера или корпусе портативного компьютера) показан на рис. 11 4.
15 14 13 12 11
Рис. 11.4. Стандартный разъем VGA с 15 контактами
У соответствующего штекера VGA обычно отсутствует контакт 9, что сделано для закрытия неиспользуемого контакта разъема видеоадаптера. Однако обычно контакт видеоадаптера остается открытым и попросту не используется. Штекер имеет трапециевидную форму и трапециевидное размещение контактов, что усложняет неправильное подключение даже без ключевого контакта. Контакт 5 используется только для тестирования, также редко применяется и контакт 15. Обычно контактные штыри для этих контактов не добавляются. Для определения типа монитора, подключенного к системе, некоторые производители используют наличие или отсутствие различных комбинаций идентификационных контактов.
Практически все портативные компьютеры, созданные после появления адаптеров VGA в портативных компьютерах, имеют внешний разъем VGA. Хотя портативные компьютеры обладают встроенным экраном, существует несколько причин для поддержки внешнего экрана.
Ограниченный размер экрана портативного компьютера. Если по какой-то причине необходим экран большего размера, его можно подключить к внешнему разъему VGA.
Ограниченный выбор разрешений. Так как жидкокристаллические экраны имеют только одно базовое разрешение и часто не дают приемлемого результата при использовании меньшего разрешения, внешний разъем VGA может использоваться для расширения функциональности ноутбука. Использование внешнего экрана, в частности электронно-лучевого монитора, позволяет получить качественное изображение меньшего (или большего) разрешения, чем поддерживается встроенным экраном портативного компьютера.
Аварийная замена в случае неисправности встроенного дисплея. Если относительно хрупкий встроенный экран поврежден, можно подключить внешний монитор, нажать комбинацию клавиш и использовать его в качестве основного. Это позволяет продолжить работу или, как минимум, выполнить резервное копирование данных до замены встроенного экрана.
Разъемы S-Video/TV
Разъем S-Video (Separate Video) является промышленным стандартом аналоговой передачи видео с использованием стандартизированного разъема mini-DIN (Deutsches Institut fur Nonnung e.V.) с четырьмя контактами для передачи телевизионного сигнала по отдельным парам яркости (обозначается У) и цветности (обозначается С). S-Video иногда называют Y/C video, из-за разделения сигналов яркости и цветности. Стандарт S-Video превосходит по характеристикам композитный видеосигнал, в котором комбинируется информация о составляющих Y и С. Композитный видеосигнал т])ебует разделения компонентов фильтром принимающего устройства, что приводит к снижению четкости изображения. Разделение сигналов Y/C позволяет отказался от использования фильтра, увеличив таким образом четкость изображения.
На рис. 11.5 и в табл. 11.3 рассматривается стандартный разъем S-Video mini-DIN с четырьмя контактами. Подключение кабеля S-Video к порту выходного видеосигнала или порту TV-Out позволяет передавать изображение на телевизор, видеопроектор, проигрыватель DVD, видеомагнитофон, видеокамеру и другие устройства отображения и записи.
Таблица 11.3. Назначение контактов стандартного разъема S-Video mini-DIN
КонтактСигнал
Analog YGND
Analog С GND
Video Y (яркость)
Video С (цветность)
В некоторых портативных компьютерах Dell используется модифицированный разъем S-Video, в котором добавлены контакты для получения дополнительных функций. Необходимый кабель, который передает дополнительные сигналы на другие штекеры, можно заказать у компании Dell. На рис. 11.6 и в табл. 11.4 показаны разъемы TV-Out (S-Video+), применяемые в портативных компьютерах Dell.
Рис. 11.5. Стандартный разъем S-Vidco mini-DIN Рис. 11.6. Разъем mini-DIN TV-Out с семью кон- с четырьмя контактамитактами от компании Dell
Таблица 11.4. Назначение контактов разъема mini- D1N TV- Out (S-Video+) от компании Dell
Контакт
Сигнал
1
Analog YGND
2
Analog С GND
3
Video Y (яркость)
4
Video С (цветность)
5
S/PDIF (цифровой звук)
6
Композитный видеосигнал
7
S/PDIF (цифровой звук)
К модифицированному разъему можно подключить стандартный кабель S-Video с четырьмя контактами. Дополнительные контакты разъема Del) используются для передачи композитного видеосигнала (требуется для подключения старых и дешевых телевизоров и видеомагнитофонов, не имеющих разъема S-Video), а также для передачи цифрового звукового сигнала S/PDIF (Sony/Pliiiips Digital interface), что позволяет подключать ноутбуки к аудиосистемам домашних кинотеатров, оборудованным разъемами S/PDIF.
Если портативный компьютер с помощью стандартного разъема S-Video необходимо подключить к видеомагнитофону или телевизору, имеющему разъем композитного видеосигнала (один разъем RCA), можно воспользоваться композитным преобразователем S-Video-to-RCA (рис. 11.7).
В зависимости от модели портативного компьютера, выход телевизионного сигнала может быть автоматически активизирован при подключении кабеля S-Video к работающему телевизору или видеомагнитофону. В некоторых портативных компьютерах для передачи телевизионного сигнала необходимо воспользоваться специйльной комбинацией клавиш.
Для настройки качества изображения проверьте свойства экрана во нкладке Дополнительно (Advanced). На рис. 11.8 показано диалоговое окно TV Adjustments ноутбука с графическим адаптером S3 Twister. .
Рис. 11.7. Кабель S-Video (слепа) и композитный кабель КС А (справа) рядом с композитным адаптером S-Vidco-to-RCA (в центре)
Рис. 11.8. Диалоговое окно TV Adjustments в этой системе позволяет пользователю подстраивать мерцание, расположение экрана, яркость и контраст. Кроме того, поддерживается отображение тестовых изображений
Цифровые разъемы для передачи видеосигнала
Хотя в настольных ПК для передачи видеосигнала изначально использовался параллельный цифровой интерфейс, в стандартах VGA, SVGA и многих других применяется аналоговый сигнал, позволяющий удешевить стоимость решения и упростить подключение по меньшему количеству контактов. Подобный подход отлично походит для ЭЛТ-мониторов, которые по своей природе являются аналоговым устройством, однако ситуация кардинально меняется в случае с жидкокристаллическими мониторами, плазменными панелями и другими типами экранов с цифровыми интерфейсами.
Использование жидкокристаллического монитора вместе с аналоговым интерфейсом связано с определенными проблемами, поскольку изначально передаваемые цифровые данные при выводе на экран преобразуется в аналоговую форму. При использовании цифрового экрана, например жидкокристаллического, выполняется обратное преобразование в цифровую форму. Двойное преобразование приводит к появлению артефактов на экране, размытию текста, смещению цветов и другим проблемам. Хотя это и не относится к встроенным в ноутбук жидкокристаллическим экранам, описанные проблемы возникают при подключении внешнего жидкокристаллического экрана к встроенному разъему VGA портативного компьютера.
Набирающие популярность цифровые интерфейсы допускают двойное преобразование, что позволяет передавать видеосигнал в цифровой форме от ПК к экрану. Обычно цифровые интерфейсы встраиваются в новые жидкокристаллические мониторы,
В персональных компьютерах используются цифровые ]хтзъемы трех основных стандартов:
Plug and Display (P&D);
Digital Flat Panel (DFP);
Digital Visual Interface (DVI).
Всеми интерфейсами используется одна технология, поэтому они определенным образом совместимы между собой. Во всех разъемах используется метод передачи сигналов TMDS (Transition Minimized Differential Signaling), разработанный компанией Silicon Image (www.siliconimage.com). Этот метод передачи сигналов зарегистрирован под торговой маркой Panel Link. Интерфейс TMDS получает параллельные цифровые данные шириной 24 бит от видеоадаптера и последовательно передает их посредством симметричных линий получателю. Подключением TMDS с одной линией используется четыре отдельных пары данных, три из которых предназначены для передачи цвета (по одной на красный, синий и зеленый), а четвертая — для передачи сигналов синхронизации и управления. Каждая витая пара использует дифференцированную передачу сигналов с низким колебанием напряжения в районе 0,5 В для обеспечения надежной и быстродействующей передачи данных. Низкоскоростная пара VESA Display Data Channel (DDC) используется для передачи между адаптером и монитором идентификационной и конфигурационной информации, например списка поддерживаемых разрешений и глубин цвета.
Замечание
OVi стал первым цифровым стандартом цифровой передачи сигнала, завоевавшим популярность среди производителей портативных компьютеров. Более ранние интерфейсы P&D и DFP в основном использовались в видеоадаптерах для настольных ПК. Некоторые видеоадаптеры для шины CardBus, например Margi Display-to-Go(www. margi .com), могут быть адаптированы для работы со стандартом DFP.
Интерфейс TMDS проекта [ювался для поддержки кабелей длиной до 10 метров (32,8 фута), хотя реальное расстояние может оказать больше или меньше в зависимости от типа кабеля. Несколько компаний производят устройства для ретрансляции сигнала, что позволяет увеличить длину подключения. На рис. 11.9 показана диаграмма, иллюстрирующая работу TMDS.
Рис. 11.9. Подключение TMDS
При использовании TMDS каждый канал последовательно передает 8 бит данных (закодированных в 10-битовый символ) для каждого цвета (красный/сипий/зеленый) с частотой до 165 МГц. Это позволяет достичь скорости отображения в 165 мегапикселей в секунду (Мп/с), благодаря чему однополосное соединение TMDS позволяет поддерживать разрешения до UXGA (1 600x1 200), а также сигнал стандарта HDTV (1 920x1080 с прогрессивной разверткой). При использовании 8 бит на каждый канал поддерживается глубина цвета в 24 бит, что соответствует 16,7 млн. цветов.
Если требуется более высокая пропускная способность, стандартом DVI поддерживается второе соединение TMDS с использованием одного кабеля и разъема. При этом задействуются три дополнительные пары сигналов TMDS (для каждого цвета), а частотный и управляющий каналы используются совместно с первой полосой. Такое деухполосное соединение DVI позволяет увеличить пропускную способность до 330 МГц, или 330 Мп/с, с поддержкой разрешения QXGA (2 048x1 536). В настоящее время лишь некоторые модели жидкокристаллических мониторов поддерживают разрешение QXGA.
Интерфейсом TMDS поддерживается стандарт DDC (Display Data Channel), описывающий двустороннюю связь между компьютером и монитором. Стандарт разработан группой VESA и определяет методы физического подключения/кодирования сигнала. Протокол и технология передачи данных определены стандартом EDID (VESA Extended Display Identification Data). Стандарты DDC и EDID позволяют графическому адаптеру определять характеристики экрана для автоматической настройки некоторых параметров.
DVI
Интерфейс Digital Visual Interface (DVI) появился 2 апреля 1999 года. Он был представлен группой Digital Display Working Group (DDWG), сформированной в 1998 году компаниями Intel,-Silicon Image, Compaq, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM и NEC для создания стандарта универсального цифрового интерфейса между узлом и монитором. Интерфейс DVI основан на TMDS и, по сути, является модифицированной версией стандарта VESA P&D без разъемов USB и FireWire, поддерживающей высокую пропускную способность. В отличие от P&D и DFP, интерфейс DVI получил широкую поддержку в индустрии, и уже через четыре месяца после выхода стандарта на форуме разработчиков Intel в августе 1999 года было представлено 150 продуктов, использующих DVI. С тех пор DVI стал стандартом де-факто среди интерфейсов передачи цифрового видеосигнала. Многие, если не большинство, новых настольных компьютеров имеют порт DVI для подключения цифрового монитора. Но в современных портативных компьютерах порт DVI реализуется через док-станцию или повторитель портов, а не в виде встроенного разъема.
Замечание Для определения поддержки DVI конкретным портативным компьютером сначала необходимо выяснить, содержит ли док-станция или повторитель портов разъем DVI. После этого уточните, какие модели портативного компьютера имеют встроенный порт DVI. Многие производители, например I8M, создают док- станции и репликаторы портов, которые оборудованы портом DVI, но этот порт поддерживается только некоторыми моделями портативных компьютеров, совместимых с док-станцией, Прежде чем приобретать повторитель портов или док-станцию для использования порта DVI портативного компьютера, удостоверьтесь, что портативный компьютер поддерживает такой интерфейс.
Наравне С P&D, интерфейс DVI поддерживает цифровое и аналоговое подключение по одному и тому же кабелю. Основным отличием DVI от P&D является отсутствие портов USB и FireWire, а также добавление второго набора каналов TMDS для использования в двухполосных конфигурациях. Для однополосного подключения DVI поддерживаются разрешения до UXGA (1 600x1 200) и WUXGA (1 920x1 200), а также разрешение HDTV (1 920x1 280) в чересстрочном или прогрессивном режиме. Двухполосным DVI поддерживаются разрешения до QXGA (2 048x1 536) и QSXGA (2 560x2 048) по одному кабелю с активизацией второго набора каналов. Использование двух портов DVI, работающих в двухполосном режиме, позволяет поддерживать еще большие разрешения. Как правило, в портативных компьютерах используется двухполосный DVI.
Для DVI предназначены два варианта разъемов Molex MicroCross. Стандарт DVI изначально проектировался для поддержки цифровых устройств, однако для обеспечения обратной совместимости была добавлена поддержка аналоговых устройств. Разъем DVI-D (digital)
поддерживает только цифровые устройства, а разъем DVI-I (integrated) — устройства обоих типов за счет добавления дополнительных контактов. На рис. 11.10 показан интегрированный разъем DVI-I, а назначение его контактов описано в табл. 11.5.
Рис. 11.10. Разъем DVI-I
Таблица 11.5. Назначение контактов разъема DVI-I
Контакт
Сигнал
Контакт
Сигнал
1
TMDS Data2-
13
TMDS Deta3+
а
TMDS Data2*
14
+5V Power
а
TMDS Data2/4 Shield
15
GND
4
TMDS Data»-
16
Hot Plug Detect
5
TMDS Data»*
17
TMDS DataO-
6
DOC Clock
18
TMDS DataO*
7
DOC Data
19
TMDS DataO/5 Shield
8
Analog Vert. Sync
20
TMDS Dale5-,
9
TMDS Dalal-
21
TMDS Data5+
10
TMDS Datel*
22
TMDS Clock Shield
11
TMDS Data 1/3 Shield
23
TMDS Clock*
12
TMDS Data3-
24
TMDS Clock-
С1
Analog Red
C3
Analog Blue
С2
Analog Green
C4
Analog Horiz. Sync
C5
Analog GND
TMDS — Transition Minimized Differential Signaling.
Конструкция разъема DVI-D полностью повторяет конструкцию разъема DVI-I, однако в нем отсутствуют контакты для передачи аналогового сигнала. Дизайн разъема MicroCross обеспечивает подключение цифровых устройств только к разъемам с поддержкой цифрового сигнала, а аналоговых устройств — к разъемам с поддержкой аналогового сигнала. Это позволяет избежать подключения аналоговых устройств к разъему, поддерживающему только цифровой интерфейс, и наоборот. На рис. ll.ll показан разъем DVI-D. Назначение контактов совпадает с разъемом DVI-I, однако контакты для аналоговых сигналов отсутствуют. Разъемы DVI-D широко используются в репликаторах портов и док-станциях, обеспечивающих поддержку DVI.
Рис. 11.11. Разъем DVI-D
Существует несколько методов реализации поддержки DVI в ноутбуках.
Подключение модели с поддержкой DVI к док-станции или репликатору портов с портом DVI. Такие устройства доступны для некоторых моделей портативных компьютеров IBM, Del! и Toshiba.
Подключение док-станции с одним или несколькими разъемами PCI к портативному компьютеру без поддержки DVI. Это позволит установить графический адаптер для шины PCI с поддержкой разъема DVI, например ATI Radeon 7500.
Установка адаптера CardBus с портом DVI, Такие адаптеры предлагаются компаниями V i 1 LageTronic (ww,villagetronic.com), Margi (www.margi.com) и Appian (www.appian.com). Адаптеры содержат 2-32 Мбайт видеопамяти и обеспечивают поддержку нескольких мониторов,
Замечание
Представ ленные методы позволяют подключить только один дополнительный монитор. Для работы с двумя или более мониторами следует обратить внимание на адаптер Digital Tiger SideCar (поддержка до четырех дополнительных мониторов; дополнительную информацию можно получить на Web-узле www.digitaltigers.carn) или шину расширения Magma CardBus-to-PCI (к которой можно подключить различные адаптеры PCI, поддерживающие несколько мониторов; дополнительная информация доступна на We Ь- узле по адресу: www. magma .com).
Компоненты видеосистемы
Для работы видеоадаптера необходимы следующие основные компоненты:
базовая система ввода-вывода (Basic Input/Output System — BIOS);
графический процессор, обеспечивающий большие разрешение и глубину цвета, чем базовый стандарт VGA, а также обработку двух- и трехмерной графики;
видеопамять;
шина — тип соединения графического процессора с микросхемой North Bridge системной платы, например AGP 4х;
цифроаналоговый преобразователь (Digital to Analog Converter — DAC), он же RAMDAC. Необходимость в подобном преобразователе в цифровых системах (цифровые видеокарты и дисплеи) отпадает, однако, пока живы аналоговый интерфейс VGA и аналоговые мониторы, DAC еще некоторое время будет использоваться:
видеодрайвер.
Основные различия между графическими адаптерами портативных и настольных компьютеров таковы:
в ноутбуках с дискретным графическим адаптером в одну микросхему встроены BIOS, видеопроцессор, DAC и иногда видеопамять;
видеопамять выделяется из области общей системной памяти, встраивается в набор микросхем видеоадаптера или же реализована в виде отдельных микросхем памяти;
дешевые ноутбуки часто оснащаются интегрированным графическим адаптером, который встроен в hub-контроллер памяти (graphics memory controller hub — GMCH ) или микросхему Notrh Bridge;
несмотря на то что лишь немногие портативные компьютеры проектируются с возможностью модернизации видеоадаптера, большинство производителей используют для подключения различных модулей графических адаптеров одну шину; это позволя-
ет в некоторых случаях заказать у поставщика ноутбука модель с более производительным видеоадаптером;
драйверы для видеоадаптера предоставляются производителем ноутбука, а не видеоадаптера или системной платы, так как перед установкой видеоадаптеры зачастую претерпевают существенные изменения.
Совет
Чтобы определить возможность модернизации видеоадаптера, установленного в портативном компьютере, уточните, использует ли производитель интегрированный графический адаптер, впаянную в системную плату микросхему графического адаптера или сменный модуль. Если для одного модельного ряда ноутбука доступны версии с различными графическими адаптерами, то высока вероятность наличия в таких ноутбуках сменного графического модуля. Следовательно, существует возможность замены модуля на более производительную версию. Запросите у производителя список совместимых с конкретной моделью ноутбука графических модулей и закажите нужный модуль для модернизации. Помните, что после модернизации графического адаптера и восстановления итерационной системы с компакт-диска может потребоваться ручная установка драйверов графического адаптера.
Далее рассматриваются дискретные графические адаптеры и интегрированные адаптеры, применяемые в ноутбуках.
BIOS видеоадаптера
Видеоадаптеры имеют свою BIOS, которая подобна системной BIOS, но полностью независима от нес. (Другие устройства в компьютере, в частности адаптеры SCSI, также могут иметь собственную BIOS.) Если вы включите ноутбук и немедленно посмотрите на экран, то сможете увидеть опознавательный знак BIOS видеоадаптера в самом начале запуска системы.
Хранится BIOS видеоадаптера, подобно системной BIOS, в микросхеме ROM; она содержит основные команды, которые предоставляют интерфейс между оборудованием видеоадаптера и программным обеспечением. Программа, которая обращается к функциям BIOS видеоадаптера, может быть автономным приложением, операционной системой или системной BIOS. Обращение к функциям BIOS позволяет вывести информацию о мониторе во время выполнения процедуры POST и начать загрузку системы до загрузки с диска любых других программных драйверов.
Модернизировать BIOS видеоадаптера, как и системную BIOS, можно двумя способами. Если BIOS записана в микросхеме БЕРНОМ, то ее содержимое можно модифицировать с по- мо шью специальной программы, поставляемой изготовителем адаптера. В противном случае микросхему можно заменить новой, также поставляемой изготовителем. BIOS, которую можно модифицировать с помощью программного обеспечения, иногда называется flash BIOS.
Обновление BIOS видеоадаптера (“прошивка") может потребоваться в том случае, если старый адаптер используется в новой операционной системе или изготовитель обнаруживает существенный дефект в первоначальном коде программы. Но не впадайте в соблазн модернизировать BIOS видеоадаптера только потому, что появилась новая, пересмотренная версия. Старайтесь следовать правилу: не модернизируйте, если в этом нет необходимости.
Микросхема графического адаптера
В портативных компьютерах для обработки и отображения графической информации используются дискретные (отдельные) микросхемы или микросхемы, входящие в набор микросхем системной логики системной платы. Используемое решение полностью определяет функциональность графической подсистемы и уровень ее производительности. Два различных портативных компьютера с одинаковой графической подсистемой будут иметь похожие (или одинаковые) возможности и производительность графической подсистемы.
В старых ноутбуках использовалась простая система кадровой буферизации. Современные портативные компьютеры в основном оснащены высокопроизводительными графическими ускорителями, процессорами трехмерной графики или интегрированными адаптерами, эмулирующими возможности графических ускорителем и процессоров трехмерной графики. Сравнение этих технологий приведено в табл. 11.6.
Таблица 11.6. Технологии видеопроцессоров для портативных компьютеров
Тип процессора
Обработка Видеоданных
Бы стродойствие
Использование в современных ноутбуках
Кадровая буферизация
Центральный процессор (ЦПУ)
Очень медленно
Устаревшая технология, использовалась в старых ноутбуках
Графический ускоритель
Видеоадаптер производит отрисовку линий, окружностей, геометрических фигур по команде ЦПУ
Быстро
Все портативные компьютеры среднего уровня с процессором трехмерной графики или его эмуляцией в интегрированном наборе микросхем
Процессор
Процессор трехмерной
Быстрое отображение
Большинство средних и дорогих
трехмерной
графики отрисовывает
двух- и трехмерной
портативных компьютеров, особен-
графики
многоугольники и добавляет необходимые эффекты освещения и затенения
графики
но модели, ориентированные на игры и мультимедиа. В некоторых системах эмулируется средствами интегрированного набора микросхем системной платы
Интег рированный набор микросхем системной платы
Графическая память ноутбука. Микросхемы North Bridge или GMCH работают совместно с ЦПУ для формирования изображения. Более новые версии поддерживают отрисовку трехмерных изображений
Средняя и быстрая скорость о трисовки двухмерной графики, Медленная и средняя скорость отрисовхи трехмерной графики (если поддерживается)
Используется о дешевых ноутбуках
В современных ноутбуках используются дискретные графические микросхемы или адаптеры, интегрированные в набор микросхем системной платы. В следующих разделах рассматриваются различные методы реализации графической подсистемы.
Дискретные графические микросхемы
Дискретные графические микросхемы используются во многих ноутбуках средней ценовой категории и во всех дорогих моделях. Они обеспечивают отображение двухмерной графики и предоставляют различные функции по ускорению обработки трехмерной графики. Поскольку дискретные графические адаптеры встроены отдельно от набора микросхем системной платы и задействуют отдельную видеопамять, они обеспечивают максимальную производительность и больше возможностей, чем обычные адаптеры, интегрированные в набор микросхем.
Типичные возможности современных графических адаптеров для портативных компьютеров
Современные дискретные графические адаптеры, производимые компаниями ATI (www.ati.com) и NVidia (www. nvidia .com), предоставляют следующие возможности:
поддержка DirectX 9.0 при отрисовке качественных трехмерных изображений, включая расширенные эффекты освещения и затенения;
технологии управления питанием для энергосбережения и уменьшения тепловыделения системных компонентов;
оптим изаш 1я вое п рои з веден ия D V D ( М Р Е G-2) и п оточ него в и дсо из I nte me t;
поддержка нескольких мониторов с интерфейсом VGA и DVI;
поддержка TV-выхода;
видеопамять объемом до 128 Мбайт.
Эти возможности сопоставимы с возможностями средних и дорогих графических адаптеров для настольных компьютеров и проектировались для предоставления пользователям ноутбуков полноценной графической подсистемы.
Компания ATI выпускает семейство дискретных графических адаптеров для портативных компьютеров под торговой маркой Mobility Radeon. В свою очередь, компания Nvidia предоставляет семейство графических адаптеров GeForce Go.
Видеопамять
На протяжении нескольких лет с дискретными графическими адаптерами использовались различные типы модулей памяти. В настоящее время современные адаптеры используют память стандартов DDR и DDR-II SDRAM. Различные типы памяти перечислены в табл 11.7.
Таблица 11.7. Типы видеопамяти
Тип памяти
Относительное быстродействие
Область применения
FPM ORAM (Fast Page-Mode RAM)
Медленная
Устаревшие видеоадаптеры ISA
VRAM (Video RAM)'
Быстрая
Дорогая: устаревшая
WRAM (Window RAM)*
Быстрая
Дорогая; устаревшая
EDO DRAM (Extended Data Out DRAM)
Средняя
Дешевые видеоадаптеры PCI и ноутбуков; устаревшая
SDRAM (Synchronous DRAM)
Быстрая
Дешевые видеоадаптеры PCI/AGP и адаптеры ноутбуков
MDRAM (Multibank DRAM)
Быстрая
Используется редко; устаревшая
SGRAM (Synchronous Graphics DRAM)
Очень быстрая
Высококачественные видеоадаптеры PCI/AGP и адаптеры ноутбуков; вытеснена памятью DDR SDRAM
DDR (SDRAM)
Очень быстрая
Высококачественные видеоадаптеры AGP и адаптеры ноутбуков
DDR-II SDRAM (4-битовая DDR SDRAM)
Чрезвычайно быстрая
Высококачественные видеоадаптеры AGP и адаптеры ноутбуков
* При использовании этого типа двухпортовой памяти операции чтения и записи данных могут выполняться одновременно. Таким образом уменьшается время задержки при доступе к видеопамяти по сравнению с FPM DRAM и EDO DRAM, а следовательно, увеличивается быстродействие видеоадаптера.
Устаревшие типы видеопамяти VRAM, WRAM и MDRAM были вытеснены высокоскоростной памятью DDR и DDR-II SDRAM — популярными стандартами системной оперативной памяти. Высокое быстродействие и относительно низкая пена производства привели к тому, что видеоадаптеры с объемом видеопамяти менее 16 Мбайт уже давно не производятся.
Память SDRAM
В компьютерах с процессорами Pentium Ill, Pentium 4, Athlon и Duron в качестве основной памяти используется SDRAM (Synchronous DRAM). Модули SDRAM являются встроенными. Этот тип памяти может работать на частоте шины до 200 МГц, но по быстродействию несколько уступает SGRAM. Память SDRAM используется в недорогих графических адаптерах, например ATI Mobility Radeon.
Память SGRAM
Тип памяти SGRAM (Synchronous Graphics RAM) предназначался для высококачественных моделей видеоадаптеров. Как и SDRAM, она может работать на частоте шины (до 200 МГц). Однако в SGRAM добавлена дополнительная схема для блочной записи данных, что увеличивает скорость прорисовки изображения или операций с Z-буфером. Хотя производительность SGRAM выше, чем SDRAM, она вытеснена более популярной и быстрой памятью стандарта DDR SDRAM.
Память DDR SDRAM
Этот тип памяти позволяет работать на удвоенной частоте по сравнению с обычной памятью SDRAM. Разработан для современных системных плате частотой шины 133 МГц.
В настоящее время DDR SDRAM используется в большинстве графических адаптеров ноутбуков среднего и высшего уровней, например NVIDIA GeForce4 Go и ATI Mobility Radeon 7500.
Память DDR-U SDRAM
Память второго поколения DDR-И SDRAM за каждый такт выполняет выборку 4 бит данных, чем и отличается от DDR SDRAM, для которой характерна выборка 2 бит данных за такт. Это позволяет повысить производительность набора микросхем, не изменяя тактовой частоты. Первым графическим набором микросхем, поддерживающим DDR-П, стал один из графических процессоров NVIDIA GeForce FX Go, выпущенный в конце 2002 года. Процессор Ato Mobility Radeon 9600, в свою очередь, поддерживает оптимизированную память GDDR-II.
Размещение видеопамяти
В зависимости от используемого дискретного адаптера, видеопамять портативного компьютера может быть расположена:
на отдельных микросхемах, впаянных в системную плату;
в области системной памяти (часто такая организация памяти называется унифицированной архитектурой памяти (Unified Memory Architecture — UMA)); подобная память используется большинством графических адаптеров, встроенных в набор микросхем системной платы;
не пос редственно в графичес ком адаптере (м н огом и кросхем ная сборка).
Что касается производительности, то выделенные микросхемы памяти на системной плате или память, подключенная к графическому ядру, обладают очевидными преимуществами по сравнению с унифицированной архитектурой памяти. Если графический адаптер вынужден использовать память совместно с другими системными компонентами, его производительность будет невысока. К счастью, архитектура UMA используется крайне редко.
Как объем видеопамяти влияет на качество изображения
Объем видеопамяти, доступный графическому адаптеру (как дискретному, так и интегрированному в набор микросхем материнской платы) влияет на следующие аспекты качества изображения:
разрешение;
глубина цвета;
поддержка большего разрешения и глубины цвета в трехмерных режимах.
Замечание
Хотя немногие портативные компьютеры поддерживают разрешение 1 600x1 200 средствами встроенного экрана, многие современные модели позволяют использовать в таком режиме внешние мониторы. Объем памяти, необходимый для определенного разрешения и глубины цвета, не зависит от использования встроенного или внешнего монитора.
Некоторые современные портативные компьютеры со встроенными в набор микросхем графическими адаптерами позволяют играть в трехмерные игры; их производительность и поддержка новых возможностей ограничены по сравнению с дискретными решениями. Тем, кто работает с графикой и увлекается трехмерными играми, следует приобрести ноутбук с производительной дискретной графической подсистемой с памятью объемом не менее 32 Мбайт. В настоящее время компания ATI практически вытеснила NVidia с рынка графических адаптеров для мобильных систем, поэтому адаптеры Mobility Radeon серии 9ххх приобрели большую популярность.
Графическое ядро, интегрированное в набор микросхем системной платы
Как и дешевые настольные компьютеры, большинство дешевых ноутбуков освящаются графической подсистемой, интегрированной в hub-контроллер памяти или микросхему North Bridge.
Интегрированное графическое ядро снижает стоимость портативного компьютера, гак как п[юизводитель не использует отдельную микросхему графического адаптера, отдельную видеопамять и не тратит средства на адаптацию и интеграцию дискретного ядра в определенную модель системной платы. Однако интегрированные графические подсистемы обладают более низкой производительностью, особенно в режимах трехмерной графики, чем дискретные адаптеры, а более старые наборы Микросхем часто не поддерживают работу с несколькими мониторами. Системы с интегрированным графическим адаптером используют область системной памяти, что уменьшает объем системой памяти, доступной операционной системе и приложениям.
Замечание
Некоторые портативные компьютеры с интегрированным графическим ядром используют фиксированный объем оперативной памяти, однако компьютеры, поддерживающие технологию DVTM (Dynamic Video Memory Technology), могут динамически менять объем видеопамяти в зависимости от определенней задачи, увеличивая его до максимально разрешенного (как правило, 32 Мбайт), Например, трехмерные игры и обработка фотографий требуют большего объема видеопамяти, чем редактирование текстов, поэтому системы, оснащенные DVMT, соответствующим образом меняют объем видеопамяти.
Основные наборы микросхем для системных плат ноутбуков с интегрированными графическими адаптерами
В табл. 11.8 приведена подробная информация об основных наборах микросхем для системных плат портативных компьютеров с интегрированными графическими адаптерами, выпускаемыми компаниями Intel и VIA для процессоров Pentium Ш/4/М, AMD Athlon 4 и более новых мобильных процессоров. Используйте эту таблицу при покупке ноутбука для выбора вабора микросхем, наиболее полно соответствующего выполняемым задачам. Если ноутбук уже приобретен, его можно сравнить с другими моделями.
Совет
Для определения используемого набора микросхем загрузите и установите последнюю версию программы SiSoftware Sandra с Web-узла по адресу: www.slsoftware_co.uk. Для получения необходимой информации, щелкните на пиктограмме Mainboard information.
Таблица 11.8, Основные наборы микросхем для системных плат ноутбуков с интегрированными графическими адаптерами
Производитель
Набор микросхем
Поддержи в аемый процессор
Максимальный объем видеопамяти, Мбайт
Поддержка нескольких мониторов
Замечания
Intel
915GM’
Pentium М
128
Да
Компонент техно-
логии Intel Cenlrino
(семейство Sonoma)
85SGME2
Pentium-M
64 (DVMT)
Да
Компонент техно-
логии Intel Cenlrino
852GM'
Pentium 4-М. Celeron
64 (DVMT)
Да
852GME3
Pentium 4-M, Celeron
64 (DVMT)
Да
830Ми
Pentium lll-M, Mobile Celeron
8,32,48"
Да
830MG
Pentium lll-M, Mobile Celeron
8,32, 48*
Да
815ЕМ
Pentium lll-M, Mobile Celeron
32*
Да
VIA
UniChrome КМ400
AthlonXP-M, Duron
T6, 32. 64
Да
ProSavage KN400
Athlon XP-M, Duron. Athlon 4
16,32,64
Да
ProSavage KN 266
Athlon 4, Duron
16.32
Нет”
ProSavage KN 133
Athlon 4, Duron
8, 16,32
Нот*
Известен KaicTwister-K
Окончание табл. 11.в
Производитель
Набор микросхем
Поддерживаемый процессор
Максимальный Поддержка объем видео- нескольких памяти, Мбайт мониторов
Замечания
ProSavage PN266T
Pentium Ht-M, Celeron. VIA C3
16,32
Нет1
ProSavage PN133T
Pentium I1I-M, Celeron, VIA C3
8.16. 32
Hei*
Известен K3KTwister-T
ProSavage PM 133
Pentium IIl-M. Celeron, VIAC3
8,16, 32
Нет6
Известен как Twister
f Intel Extreme Graphics 3; обеспечивает вдвое большее быстродействие по отрисовке трехмерных изображений, чем Extreme Graphics 2.
2 Intel Extreme Graphics; поддерживает большинство трехмерных функций, работу с двумя мониторами и DirectX 8. Дополнительная информация доступна по адресу: http://developer.intel.com/design/graphics/index.htm.
Intel Extreme Graphics 2; поддерживает более быструю отрисовку трехмерных изображений и лучшее управление памятью, чем оригинальный адаптер Extreme Graphics. Дополнительная информация доступна по адресу: http://deveioper.intel.com/design/graphics2/index.htm.
^ 8 Мбайт, если в системе установлено 64 Мбайт оперативной памяти; 32 Мбайт, если в системе установлено от 128 до 256 Мбайт оперативной памяти; 48 Мбайт, если в системе установлено 256 Мбайт или больше оперативной памяти.
Минимальный объем памяти 6-12 Мбайт, в зависимости от версии операционной системы Windows и общего объема установленной оперативной памяти.
бВывод на телевизор поддерживается, если портативный компьютер оснащен разъемом S-Video/TV-Out.
Изменение объема памяти, доступного для графического адаптера
Если в системе используется интегрированный графический адаптер, существует два способа изменения доступного объема памяти:
использование BIOS;
установка дополнительных модулей оперативной памяти в ноутбук.
Во многих системах с интегрированным графическим адаптером есть два или более значения параметра BIOS, с помощью которых указывается объем памяти графического адаптера. Для увеличения (или уменьшения) объема памяти, доступного для видеоадаптера, выполните ряд действий.
Включите компьютер.
Нажмите клавишу, которая позволяет запустить программу настройки параметров BIOS.
Перейдите к странице, содержащей параметры выделения памяти для графического адаптера.
Установите необходимое значение.
Сохраните изменения.
Перезагрузите системы, после чего графическому адаптеру будет выделен указанный объем памяти.
Если портативный компьютер использует систему динамического выделения памяти (поддерживаемую в наборах микросхем Intel), объем памяти для графического адаптера изменяется в зависимости от объема установленной оперативной памяти и версии операционной системы. Если в системе установлено менее 256 Мбайт оперативной памяти, для получения максимального объема видеопамяти следует добавить объем оперативной памяти до 256 Мбайт и более.
!
Видеодрайвер
Программный драйвер — важный элемент видеосистемы, с помощью которого осуществляется связь программного обеспечения с видеоадаптером. Ваш видеоадаптер может быть оснашен самым быстрым процессором и наиболее эффективной памятью, но плохой драйвер способен свести на нет все эти преимущества.
Видеодрайверы используются для поддержки процессора видеоадаптера. Несмотря на то что видеоадаптеры поставляются изготовителем вместе с драйверами, иногда используются драйверы, поставляемые с набором микросхем системной логики.
Большинство производителей видеоадаптеров и наборов микросхем системной логики имеют свои Web-серверы, где можно найти информацию о самых последних версиях драйверов. Хотя может пригодиться драйвер, поставляемый с набором микросхем системной логики, лучше использовать драйверы, поставляемые производителем адаптера. Перед покупкой ноутбука желательно посетить Web-сервер производителя и выяснить, какие драйверы предлагаются для данного конкретного адаптера. Частые модификации драйверов можно расценивать не только как реакцию производителя на жалобы пользователей, но и как признак ненадежности оборудования,
Видеодрайвер также обеспечивает интерфейс, который используется для настройки методов управления дисплеем, применяемых адаптером. Во вкладке Настройка (Settings) диалогового окна Свойства: Экран (Display: Properties) системы Windows 9г/2000/ХР приведены параметры монитора и используемый режим видеоадаптера, В этой же вкладке можно выбрать глубину (разрядность) цвета и разрешающую способность экрана. Драйвер можно настроить так, чтобы никто не мог выбрать параметры, которые не поддерживаются оборудованием, Например, нельзя установить разрешающую способность 1 024x768 при глубине цвета 24 бит, если адаптер имеет память объемом всего 1 Мбайт.
При щелчке на кнопке Дополнительно (Advanced) откроется диалоговое окно свойств конкретного адаптера. Содержимое этого окна зависит от драйвера и возможностей оборудования. Обычно во вкладке Общие (General) этого диалогового окна можно установить размер шрифтов (большой или малый), наиболее подходящий, по вашему мнению, для выбранной разрешающей способности. Можно также поместить пиктограмму для открытия этого окна на панель задач Windows 9т. Тогда для изменения параметров не потребуется открывать панель управления. Такая функция иногда называется Quick Res. Во вкладке Адаптер (Adapter) приведена подробная информация об адаптере и драйвере, установленных в системе. В этой же вкладке можно наст]Х)ить частоту регенерации для дисплея. В Windows ХР при щелчке на кнопке Список всех режимов откроется список, в котором можно выбрать нужное разрешение, глубину цвета и частоту регенерации экрана. Вкладка Монитор позволяет просмотреть и изменить характеристики монитора, а также установить новый драйвер. Кроме того, в Windows ХР в этой вкладке можно выбрать частоту обновления экрана, поддерживаемую дисплеем.
Активизация внешнего видеоустройства
С момента появления первых портативных компьютеров и до настоящего времени практически все они оборудованы разъемом для подключения внешнего монитора. Как следствие, большинство систем позволяют использовать встроенный экран, внешний экран или оба экрана одновременно, отображая содержимое встроенного экрана на внешнем.
Большинство портативных компьютеров требуют нажатия функциональной клавиши или выполнения специальной программной команды для включения/выключейия внешнего монитора или TV-выхода. Комбинация клавиш включения/выключения обычно работает как переключатель, обеспечивая активизацию встроенного экрана, затем внешнего и обоих одновременно. В большинстве случаев, когда разрешение встроенного экрана не совпадает с разрешением внешнего экрана (например, проектора), одновременное отображение будет некорректным. Следовательно, для получения изображения максимального качества понадобится изменить разрешение встроенного экрана. Кроме того, можно подключить к разъему для внешнего экрана разделитель видеосигнала, к которому, в свою очередь, подключить проек-
тор и дополнительный монитор, что позволит наблюдать все изображения, демонстрируемые проектором.
Далее представлены некоторые распространенные комбинации клавши, используемые для включения внешнего экрана:
Award — <Fn+F6>;
Compaq — <Fn+F4>;
Dell — <Fn+F8>;
Gateway — <Fn+F3>;
IBM —<Fn+F7>;
Toshiba — <Fn+F5>.
Совет
Для просмотра дополнительных клавиатурных команд различных поставщиков и моделей портативных компьютеров посетите Web-узел www.hp.com, введите в поле Search слово bpj07929 и щелкните на кнопке Search, после чего выберите один из представленных документов.
Для изменения параметров экрана удерживайте клавишу <Fn> и нажмите соответствующую клавишу, делая паузы между нажатиями. Это приведет к циклическому переключению экрана между встроенным, внешним и одновременным режимами.
Внимание!
Одновременное отображение работает без проблем а том случае, если внешним экраном является монитор или проектор с разрешением, аналогичным разрешению встроенного жидкокристаллического экрана. Однако при использовании а качестве внешнего экрана телевизора, подключенного к разъему S-Video/ TV-Out, возможно появление различных искажений изображения.
Хотя отображение содержимого встроенного экрана на внешнем мониторе часто применяется при проведении лекций и презентаций, истинная многомониторная функциональность до последнего времени была недоступна.
Использование нескольких мониторов
На платформе Macintosh такая возможность была предусмотрена еще несколько лет назад. Теперь она появилась в Windows 98/2000/ХР. Так, в Windows 98 эта система позволяет использовать до девяти мониторов и видеоадаптеров (в Windows2000 —десять), каждый из которых может отображать различное представление (вид) рабочего стола. Когда вы настраиваете Windows 98 или Windows 2000, операционная система создает в видеопамяти виртуальный рабочий стол (или дисплей), причем этот виртуальный дисплей может быть больше изображения, фактически отображаемого на одном мониторе. Чтобы отобразить различные части виртуального рабочего стола, можно использовать несколько мониторов, причем окна для различных приложений можно размещать на отдельных мониторах и перемещать по желанию.
Несмотря на то что пользователи портативных компьютеров могут реализовать поддержку нескольких мониторов с помощью адаптера CardBus, стоимость последнего и проблемы с совместимостью различных мониторов помешали данному решению приобрести широкую популярность.
В Windows ХР также поддерживается технология DualView — расширение функции использования нескольких мониторов в Windows 2000. Эта технология позволяет использовать разнообразные видеоадаптеры с двумя видеовыходами, а также портативные компьютеры, подключаемые к внешним дисплеям. В системах, поддерживающих DualView, первый видеопорт автоматически резервируется для основного монитора. В портативном компьютере основным монитором считается встроенная жидкокристаллическая панель.
Для настройки двухмониторной конфигурации на портативном компьютере, подтержи- вающем технологию Dual View, сначала подключите внешний экран к порту VGA. Затем выполните указанные далее действия (в Windows ХР).
Щелкните правой кнопкой мыши на незаполненной области рабочего стола Windows.
Выберите команду Свойства (Properties) в контекстном меню для открытия окна Свойства экрана (Display Properties).
Перейдите во вкладку Дополнительно (Settings).
Выберите второй экран и установите флажок расширения рабочего стола (рис. 11,12).
Для каждого экрана можно настроить собственное разрешение и глубину цвета. Обратите внимание, что использование расширенного рабочего стола требует достаточного объема оперативной памяти для поддержки обоих экранов. Для большинства современных систем подобная проблема отсутствует, но более старые компьютеры могут быть оснащены меньшим объемом видеопамяти и при использовании большой глубины цвета для обоих экранов установленного объема видеопамяти будет недостаточно. К|юме того, некоторые операции, например воспроизведение DVD или запуск приложений трехмерной графики, требуют большого объема видеопамяти, поэтому может возникнуть необходимость в изменении параметров экрана. Если при работе видеоподсистемы в двухмониторном режиме возникают различные проблемы, попробуйте уменьшить глубину цвета на встроенном и внешнем экранах.
В большинстве портативных компьютеров, оборудованных накопителем DVD и соответствующим программным обеспечением, фильмы DVD воспроизводятся только на основном экране. Для изменения основного экрана перейдите во вкладку Дополнительно (Settings) диалогового окна Свойства экрана, щелкните на нужном экране правой кнопкой мыши и выберите опцию Primary.
Замечание
Технология DuaMew не поддерживается каждым ноутбуком с предустановленной операционной системой Windows ХР. Поддержка DualView реализована только в моделях с дискретными или интегрированными графическими адаптерами, оснащенными соответствующим VGA-выходом.
Рис. 11.12. Диалоговое окно Свойства экрана (Display Properties) типичного портативного компьютера с поддержкой технологии DualView до активизации расширенного монитора (монитора #2)
* Реализация поддержки нескольких мониторов для ноутбука ,
Для работы с двумя мониторами с помощью ноутбука, не поддерживающего такой возможности, можно установить адаптер CardBus с разъемом DVI и применять в качестве второго монитора жидкокристаллический экран с интерфейсом DVI. Некоторые адаптеры работают с электронно-лучевыми и жидкокристаллическими мониторами, подключаемыми по интерфейсу VGA,
Графические адаптеры с поддержкой трехмерной графики
Изначально для преобразования геометрических абстракций в реальные изображения приложениями трехмерной графики использовались программные процедуры. Это приводило к значительной нагрузке на центральный процессор компьютера и существенно снижало производительность системы в целом.
Хотя графические адаптеры с функцией ускорения трехмерной графики появились на рынке настольных компьютеров в 1997 году, разработка соответствующих наборов микросхем для ноутбуков заняла у производителей графических адаптеров и системных плат ноутбуков значительно больше времени.
Первым поддерживающим трехмерную графику дискретным адаптером для ноутбуков стал Nvidia GeForce 2 Go, представленный в конце 2000 года. Оснащенные этим адаптером ноутбуки появились в 2001 году. Следующими дискретными решениями для портативных компьютеров стали адаптеры ATI Mobility Radeon и Trident Microsystems CyberBLADE XP, представленные в 2001 году. Компания Trident ушла с данного рынка и в настоящее время на нем представлены только две компании — NVidia и ATI, причем ATI занимает лидирующие позиции (на начало 2005 года).
Постепенно поддержка трехмерной графики была реализована и в интегрированных графических адаптерах, хотя их производительность существенно уступала показателям дискретных адаптеров. Большинство ноутбуков, выпущенных после 2002 года, поддерживают определенные функции обработки трехмерной графики (ускорение и расчет освещения). Более того, к началу 2005 года большинством дискретных адаптеров для ноутбуков средней и высокой ценовых категорий поддерживаются функции трехмерной фафики, реализованные в видеоплатах для настольных компьютеров, с соответствием стандарту Microsoft DirectX 9.0.
Таким образом, современные ноутбуки позволяют полностью реализовать потенциал трехмерной графики в различных играх и приложениях. В табл. 11.9 представлены различные графические адаптеры для ноутбуков. Первыми перечислены наиболее быстродействующие и современные модели, затем в порядке убывания следуют остальные адаптеры.
Таблица 11.9* Поддержка возможностей трехмерной графики в графических адаптерах портативных компьютеров
Производитель
Адаптер
Поддержка DirectX
Основные возможности трехмерной графики
Заметки и дополнительные возможности
ATI
Mobility Radeon 9700
DirectX 9.0
Расширенная аппаратная поддержка вершинных и пиксельных шейдеров
Самый быстродействующий адаптер для ноутбуков
АП
Mobility Radeon 9600 & 9600 Pro
DirectX 9.0
Расширенная аппаратная поддержка вершинных и пиксельных шейдеров
Модель 9600 Pro поддерживает автоматическое повышение частоты. Четыре пиксельных и два вершинных конвейера
ATI
Mobility Radeon 9200
DirectX 8.1
Аппаратная поддержка пиксельных и вершинных шейдеров
Улучшенное сглаживание, управление питанием
ATI
Mobility Radeon 9000
DirectX 8.1
Аппаратная поддержка пиксельных и вершинных шейдеров, до 128 Мбайт видеопамяти
Шина памяти разрядностью до 128 бит, четыре конвейера визуализации
ATI
Mobility Radeon 7500
DirectX 8.0
Аппаратный расчет геометрических преобразований и освещения. ло 32 Мбайт видеопамяти
Шина памяти разрядностью до 128 бит, двойной конвейер визуализации
Производитель
Адаптер
Поддержка DirectX
Основные возможности трехмерной графики
Заметки и дополнительные возможности
ATI
Mobility Radeon
DirectX 7.0
До 16 Мбайт видеопамяти, для расчета эффектов освещения используется центральный процессор
Один конвейер визуализации, шина памяти разрядност ью до 64 бит
Nvidia
GeForce FX 5600 Go
DirectX 9.0
Расширенная аппаратная поддержка вершинных и пиксельных шейдеров
Улучшенное по сравнению с 5200 сглаживание, поддержка AGP 8к
Nvidia
GeForce FX 5200 Go
DirectX 9.0
Расширенная аппаратная поддержка вершинных и пиксельных шейдеров
Поддержка AGP 8к
Nvidia
GeForce4 4200 Go
DirectX 8.0
Аппаратная поддержка пиксельных и вершинных шейдеров
Поддержка AGP Вх, пропускная способность памяти
6.46 Гбайт/с
Nvidia
GeForceA 460 Go
DirectX 8.0
Аппаратная поддержка пиксельных и вершинных шейдеров
Пропускная способность памяти 8,0 Гбайт/с
Nvidia
GeForceA 440 Go
DirectX 8.0
Аппаратная поддержка пиксельных и вершинных шейдеров
Пропускная способность памяти 7,0 Гбайт/с (внешняя память}, 6,0 Гбайт/с (встроенная память)
Nvidia
GeForceA 420 Go
DirectX B.O
Аппаратная поддержка пиксельных и вершинных
Пропускная способность памяти 3,0 Гбайт/с
шейдеров
Каждый из приведенных в таблице адаптеров позволяет работать с несколькими мониторами, однако подобная возможность доступна только для ноутбуков, оборудованных соответствующими разъемами, повторителями портов или док-станциями.
Графические модули с возможностью модернизации
До недавнего времени модернизация графического адаптера портативного компьютера официально признавалась невозможной. Но, если в ноутбуке установлен дискретный графический адаптер, выполненный в виде сменного модуля, некоторые пользователи догадались, что графические модули, предлагаемые производителем в качестве запасной части, могут использоваться для модернизации системы. Такие пользователи приобретают модули адаптеров и выполняют модернизацию самостоятельно.
Следует отметить, что принцип модернизации “сделай сам" не лишен подводных камней.
Вероятность повреждения портативного компьютера в процессе извлечения старого модуля и установки нового весьма высока, так как для доступа к модулю видеоадаптера требуется извлечь большинство внутренних компонентов ноутбука.
Высока вероятность аннулирования гарантийного обслуживания (если срок гарантии еще не истек).
Возможность появления проблем при восстановлении системы с помощью специального компакт-диска, предоставляемого вместе с большинством портативных компьютеров. Поскольку графический модуль основан на другом варианте микросхемы (а возможно, даже на микросхемах другого производителя), драйверы графического адаптера на компакт-диске могут оказаться непригодными к использованию.
В сентябре 2003 года компания Alien ware (www.alienware.cam) представила новую серию портативных компьютеров Агеа-51ш с модулями графических адаптеров, в которых реализована возможность модернизации пользователем. Модули извлекаются из корпуса ноутбука наравне с такими компонентами, как оперативная память и жесткие диски.
Графические модули для ноутбуков Агеа-51т основаны на современных адаптерах от компаний Nvidia и ATI, что позволяет пользователям модернизировать ноутбуки после выхода нового графического адаптера. Каждый модуль стоит около 400 долларов, поэтому модернизация обойдется недешево.
Модули для ноутбуков Alienware Area-51rn несовместимы с другими портативными компьютерами. Тем не менее производители портативных компьютеров, в том числе компании ATI и Nvidia, обещают разработать общий стандарт сменных модулей для графических адаптеров. Учитывая, что объем продаж ноутбуков превышает показатели продаж настольных ПК, необходимость в графическом адаптере, поддерживающем модернизацию, становится все более очевидной.
Графические API
Благодаря API (Application Programming Interface) разработчикам аппаратного и программного обеспечения предоставляются средства создания драйверов и программ, работающих быстрее на большом количестве платформ. Программные драйверы разрабатываются для взаимодействия непосредственно с API, а не с операционной системой и программным обеспечением.
В настоящее в])емя существует два графических API — OpenGL (компания SGI) и Direct 3D (Microsoft).
Хотя производители видеоадаптеров поддерживают стандарт OpenGL, компания Microsoft предоставляет поддержку DirectSD для более комплексного API, называемого DirectX.
Программная библиотека DirectX 9 является последней версией интерфейса, расширившего поддержку трехмерной графики и функции Direct Play (используемой для игр через Internet) и обеспечившего улучшенные игровые возможности. Для получения дополнительной информации относительно DirectX и загрузки его последней версии посетите Web-узел DirectX компании Microsoft, www .microsoEt. com/windowe/directx.
Основные функции программ трехмерной графики
Итак, главной функцией программ создания трехмерной графики является преобразование графических абстрактных объектов в изображения на экране компьютера. Обычно абстрактные объекты включают три составляющие.
Вершины. Задают местоположение объекта в трехмерном пространстве; само их положение задается координатами X, ¥ и Z.
Примитивы. Это простые геометрические объекты, с помощью которых конструируются более сложные объекты. Их положение задается расположением определяющих точек (обычно вершин). Для конструирования изображений трехмерных объектов при построении примитивов учитывается также эффект перспективы.
Текстуры. Это двухмерные изображения, или поверхности, налагаемые на примитивы. Программное обеспечение усиливает эффект трехмерности, изменяя вид текстур в зависимости от положения примитива (т.е. расстояния до примитива и его наклона); этот процесс называется перспективной коррекцией. В некоторых приложениях используется другая процедура, называемая отображением MIP, в этом случае применяются различные версии одной и той же текстуры, которые содержат разное количество деталей (в зависимости от расстояния до объекта в трехмерном пространстве). При отображении удаляющихся объектов уменьшается насыщенность и яркость цветов текстуры.
Эти абстрактные математические описания должны быть визуализированы, т.е. преобразованы в видимую форму. Процедура визуализации основывается на жестко стандартизированных функциях, предназначенных для составления выводимого на экран целостного изображения из отдельных абстракций. Ниже представлены две стандартные функции.
Геометризация. Определение размеров, ориентации и расположения примитивов в пространстве и расчет влияния источников света.
Растеризация. Преобразование примитивов в пиксели на экране с нанесением нужных затенений и текстур.
В видеоадаптеры современных ноутбуков, в которых графический процессор может выполнять функции ускорения трехмерной графики, встраиваются специальные электронные схемы, выполняющие растеризацию гораздо быстрее, чем про!раммное обеспечение. Ниже перечислены функции растеризации, осуществляемые большинством предназначенных для этого современных наборов микросхем.
Растровое преобразование. Определение того, какие пиксели экрана покрываются каждым из примитивов.
Обработка полутонов. Цветовое наполнение пикселей с плавными цветовыми переходами между объектами.
Наложение текстур. Наложение на примитивы двухмерных изображений и поверхностей.
Определение видимых поверхностей. Определение пикселей, покрываемых ближайшими к зрителю объектами.
Анимация. Быстрое и четкое переключение между последовательными кадрами движущегося изображения.
Сглаживание. Плавное изменение цветовых границ для сглаживания контуров формируемых объектов.
Технологии трехмерной графики
Практически во всех ускорителях трехмерной графики применяются представленные ниже технологии.
Затуманивание. Имитация газа или тумана в играх.
Затенение Гуро. И нтерполя щ 1 я цветов для сглаживания неровностей окружности и сферы.
Альфа-смешивание. Одна из первых технологий трехмерной графики, используемая для создания реалистичных объектов, например “прозрачного” дыма, воды и стекла.
Расширенные технологии трехмерной графики
Ниже перечислены технологии, наиболее часто используемые в современных ускорителях трехмерной графики.
Буфер шаблонов
Активно используется в играх (особенно в жанре авиасимуляторов) при моделировании ландшафта, самолетов и других объектов вне стеклянной кабины летчика.
Z- буферизация
Изначально применялась в системах автоматиаировангюго проектирования. Часть видеопамяти, отведенная под Z-6yt|>ep, содержит информацию о глубине сцены. При визуализации эта информация служит для построения законченного изображения; пиксели, которые располагаются ближе, будут визуализированы, в отличие от пикселей, закрытых другими объектами.
Рельефное текстурирование
Предназначено для воспроизведения специальных световых эффектов, таких, как водная рябь, камни и другие сложные поверхности. Это делает игровые сцены и ландшафты более реалистичными. Тем не менее функция, называемая смещением карт, позволяет получить еще более точные результаты.
Специальные полутоновые карты, которые называются картами смещения, долгое время использовались для создания точных карт поверхности земного шара. Библиотека DirectX 9 позволяет использовать аппаратные полутоновые карты смещения в качестве источника точной трехмерной визуализации.
Улучшенные технологии наложения текстур
Для визуализации трехмерных сцен с высокой степенью детализации необходимо применять специальные методы наложения текстур, которые устраняют нежелательные эффекты и делают сцены более реалистичными.
Билинейная фильтрация. Улучшение качества изображения небольших текстур, помещенных на большие многоугольники. Эта технология устраняет эффект “блочности" текстур.
Множественное отображение. Улучшение качества отображения объектов путем формирования последовательности текстур одного и того же изображения с уменьшающимся разрешением; является разновидностью сглаживания.
Трилинейная фильтрация. Комбинация билинейной фильтрации и гак называемого наложения mip mapping (текстуры, имеющие разную степень детализации в зависимости от расстояния до точки наблюдения).
Анизотропная фильтрация. Используемый в некоторых видеоадаптерах, этот тип фильтрации позволяет сделать сиену еще более реалистичной. Однако данная технология пока не получила должного распространения из-за высоктгх требований к аппаратной части видеоадаптера.
Т-буфер. С помощью этой технологии уменьшается эффект “ступенчатости" (искажения в экранном изображении вследствие его масштабирования) в компьютерной графике; например, когда диагональ сформирована “лесенкой", объект перемещается рынками, неточно визуализированы тени, отражения и внешний вид объекта кажется смазанным. При использовании этой технологии кадровый буфер заменяется таким, в котором собирается несколько операций визуализации перед выводом па экран готового изображения. В отличие от других трехмерных технологий, для использования Т-буфсра нет необходимости модифицировать или оптимизировать уже имеющееся программное обеспечение. Основная сфера применения Т-буфсра — формирование практически “телевизионного” реализма в визуализированной трехмерной анимации. Однако не обошлось и без ложки дегтя: при использовании Т-буфсра существенно снижается скорость работы приложения. Эта технология первоначально зародилась в ныне не существующей компании 3dfx. Несмотря на некоторые недостатки, поддержка Т-буфера внедрена в DirectX 8.0 и выше, благодаря чему он используется в видеоадаптерах сторонних производителей.
Интегрированные функции трансформации объектов и распределения освещения (T&L). При формировании птехмерной анимации объект трансформируется при переходе из одного кадра в другой, после чего освещение изменяется в соответствии С перемещением объекта. Во многих видеоадаптерах эти функции выполняются графическим процессором, однако в новых моделях видеоадаптеров компаний NVIDIA и ATI функции Трансформации и распределения освещения встроены в графический набор микросхем в качестве отдельных модулей. В результате достигается высокая скорость обработки трехмерных данных и высвобождаются ресурсы центрального процессора системы. За более подробной информацией обращайтесь на официальные Well-узлы NV] DIA и ATI.
Полноэкранное сглаживание. Уменьшение неровностей, возникающих при увеличении разрешения, посредством сглаживания цветовых границ для обеспечения плавных цветовых переходов. В первых трехмерных программах сглаживание использовалось только при обработке отдельных объектов.
Сопряжение/сглаживание вершин. Сглаживание областей сочленений двух полигональных объектов, например рук или ног с телом анимированного персонажа.
Интерполяция ключевого кадра или трансформация вершин. Оживление перехода от одного выражения лица к другому, что позволяет при отсутствии скелетной анимации сделать мимику более естественной. Для получения подробной информации обратитесь на Web-узел компании ATI.
Программируемая трансформация вершин и обработка полутонов пикселей. Технология nfiniteFX компании nVidia позволяющая разработчикам программного обеспечения модифицировать эффекты наподобие сопряжения вершин и обработки полутонов (улучшенный метод преобразования неправильных поверхностей). Это позволяет избавиться от применения относительно малого количества эффектов с заранее определенными характеристиками. Технология nfiniteFXII компании NVIDIA, используемая в графическом процессоре GeForce4 Go, поддерживает одновременную обработку до четырех текстур. Аналогичная технология компании ATI, именуемая SmartShader, поддерживает более сложные программы, чем nfiniteFX, и обеспечивает качество изображения, аналогичное тому, что формируется посредством nfiniteFXII. Поддержка SmartShader реализована в DirectX 8.1.
Вычисления с плавающей запятой. Библиотека DirectX 9 поддерживает данные с плавающей запятой, что позволяет добиться более естественной цветопередачи и точного восп ро из ве ден и я многоу гол ьп и ков.
Вывод и захват телевизионного сигнала
Портативные компьютеры могут использоваться вместе с телевизорами, видеопроигрывателями и видеомагнитофонами для решения следующих задач:
демонстрация изображения на экранах с большой диагональю;
запись изображения с экрана портативного компьютера или презентации на видеопленку;
захват аналогового видеосигнала для редактирования и преобразования в цифровой формат;
отложенный просмотр телевизионных программ, аналогично технологии TiVo.
Прежде чем использовать портативный компьютер с внешними источниками телевизионного или видеосигнала или вместе с устройствами записи видеосигнала, его необходимо оснастить соответствующим встроенным или внешним аппаратным обеспечением. Кроме того, следует разобраться в различиях между компьютерным и телевизионным видеосигналами.
В США комитет NTSC (National Television System Committee) установил стандарт на цветное телевидение в 1953 году. Этот стандарт также используется в других странах, например в Японии. Тем не менее в Европе были разработаны собственные, более сложные стандарты, включая PAL (Phase Alternate Line) и SECAM (Sequential Couleur Avec Memoire). В табл. 11.10 представлены характеристики телевизионных сигналов разных стандартов.
Таблица 11.10. Стандарты телевизионного и компьютерного видеосигналов
Стандарт
Год принятия
Страна
Количество строк
Частота
NTSC
1953 (цветной). 1941 (черно-белый)
США, Япония
525
60 полей/с
PAL
1941
Европа'
625
50 полей/с
SECAM
1962
Франция
625
25 полей/с
VGA
1987
США
640x480'
72 Гц
Поле — половина кадра.
' Англия, Голландия и Западная Германия.
* Стандарт VGA основан на большем количестве строк и использует пиксели (480), а не строки; для фиксации пикселей на строках и синхронизации компьютера со стандартами TV используется специальная технология внешней сшисрониааури.
До последнего времени для использования портативных компьютеров совместно с телевизорами и видеомагнитофонами необходимо было приобретать переходник VGA-to-NTSC. Современные ноутбуки оборудованы портом TV-выхода (S-Video), к которому можно подключить телевизор или другой приемник телевизионного сигнала. В некоторых дешевых моделях ноутбуков устанавливается менее качественный порт, предоставляющий композитный видеосигнал. Порт TV-выхода обеспечивает неплохое качество изображения, однако для записи качественного видеосигнала стоит воспользоваться внешним адаптером VGA-to-NTSC С поддержкой синхронизации сигналов от нескольких источников или видеосигнала от графического адаптера компьютера. При этом сигнал получается достаточно стабильным для записи на видеопленку.
Добавление порта TV-выхода
Если портативный компьютер не оборудован портом TV-вы хода (S-Video), можно воспользоваться внешним адаптером от компаний StarTech (www.startech.com), AVerMedia
(www .aver .com), GrandTec (www.grandtec.com) и т.д. При этом существующий графический адаптер не заменяется, а подключается к адаптеру с помощью внешнего кабеля. Кроме портов ввода-вывода для сигнала VGA, устройство обычно обладает интерфейсом вывода видеосигнала на основе композитного и S-Video портов. Несколько дорогих моделей поддерживают стандарт HDTV.
Большинство адаптеров VGA-to-TV поддерживают стандарт NTSC и европейский стандарт PAL. Некоторые модели также поддерживают французский стандарт SECAM. Разрешение экрана в таких устройствах обычно ограничено разрешением VGA 640x480, хотя некоторые адаптеры могут поддерживать вывод разрешения до 1 280x1 024 с преобразованием в стандарт NTSC. Более того, ряд дорогих моделей обеспечивают преобразование сигнала DV (1 600x1 200) в телевизионный сигнал. Кроме того, адаптер может быть оборудован контуром, гасящим мерцание и стабилизирующим изображение, так как многие адаптеры VGA-to-TV и TV-to-VGA страдают от “дрожания" изображения. Некоторые модели поддерживают питание по интерфейсу USB, но большинством используется внешний адаптер питания.
На рис. 11.13 показан типичный адаптер VGA-to-NTSC. Он оснащен пультом дистанционного управления. Такой пульт упрощает настройку изображения и предоставляет специальные функции, например масштабирование.
Рис. 11.13. Адаптер AVerMedia AVerkeySOO Gold PC-to-TV с пультом дистанционного управления, поддержкой технологии Plug and Play и раГюты с двумя мониторами на компьютерах PC и Мас. Требует внешнего источника питанияРис. 11.13. Адаптер AVerMedia AVerkeySOO Gold PC-to-TV с пультом дистанционного управления, поддержкой технологии Plug and Play и раГюты с двумя мониторами на компьютерах PC и Мас. Требует внешнего источника питания
Рис. 11.13. Адаптер AVerMedia AVerkeySOO Gold PC-to-TV с пультом дистанционного управления, поддержкой технологии Plug and Play и раГюты с двумя мониторами на компьютерах PC и Мас. Требует внешнего источника питания
Рис. 11.13. Адаптер AVerMedia AVerkeySOO Gold PC-to-TV с пультом дистанционного управления, поддержкой технологии Plug and Play и раГюты с двумя мониторами на компьютерах PC и Мас. Требует внешнего источника питания
Компьютер можно использовать для сохранения, редактирования и последующего воспроизведения телевизионных сигналов от какого-либо источника. Когда речь идет о таком использовании компьютера, приходится вновь возвращаться к цифровому и аналоговому способам передачи и хранения информации. Наибольшее достоинство аналогового телевизионного сигнала — максимальное сжатие частотного диапазона для его передачи. Недостаток же заключается в том, что из-за высокой плотности информации нельзя редактировать изображения в процессе воспро из ведения.
Для того чтобы записывать и сохранять телевизионные про граммы в виде файлов, нужны специальные устройства, называемые платами-преобразователями, TV-тюнерами или платами захвата кадров.
Замечание
В данном случае термин видео означает полноэкранное изображение на компьютерном мониторе. При оценке возможностей аппаратного обеспечения для работы с видео следует различать устройства, захватывающие неподвижные изображения с видеоисточника, и устройства, способные захватывать полноэкранные видеопотоки.
Захват видео и TV-тюнеры
Сегодня существует два вида источников видеосигналов:
аналоговый;
цифровой.
Аналоговые видеосигналы могут быть получены из традиционных источников, к которым относятся телевещание и кабельное телевидение, видеомагнитофоны и видеокамеры, использующие магнитную ленту стандарта VHS или ему подобных. Этот процесс, в отличие от обработки фотографических изображений, требует большого объема памяти и немалых системных ресурсов.
Обычная система отображения компьютера разрабатывалась для вывода в основном статических изображений. Запись и считывание изображений связаны с обработкой файлов огромных размеров. Например, одна полноэкранная цветная картинка занимает около 2 Мбайт дискового пространства, а для записи телепрограммы продолжительностью всего в одну секунду потребуется 45 Мбайт (!). Кроме того, при передаче изображения в компьютер необходимо предварительно преобразовать аналоговый сигнал NTSC в цифровую форму.
Поскольку файлы с телепрограммами (и изображениями) занимают на диске очень много места, их следует сжимать. Сжатие используется при обработке как видео-, так и аудиоинформации. Сжатый файл занимает меньше места на диске и благодаря меньшему объему данных проще в обработке. При воспроизведен и и телепрограммы файл распаковывается.
Существует два вггда систем сжатия: с использованием аппаратных средств и с применением только программных методов (аппаратно-независимые). Быстродействие первых обычно выше, но их применение связано с установкой дополнительных устройств. Вторые представляют собой набор специализированных программ для сжатия и воспроизведения файлов, но их качество и коэффициент сжатия ниже. Существует два основных алгоритма работы систем сжатия.
JPEG (Joint Photographic Experts Group). Изначально этот алгоритм был разработан для неподвижных изображений, но впоследствии оказалось, что он подходит для сжатия со скоростью, соответствующей телевизионной развертке (30 кадров в секунду). Согласно алгоритму JPEG, исходный сигнал преобразуется в последовательность неподвижных изображений, которые затем можно отредактировать. При сжатии происходит частичная потеря информации, но этого можно избежать. Избыточные данные из каждого кадра удаляются (внутрикадровое сжатие). Средттяя степень сжатия — 30:1 (от 20:1 до 40:1).
MPEG (Motion Pictures Experts Group). Степень сжатия приблизительно равна 30:1, но с помощью отбора опорных кадров ее можно довести до 100:1 (а иногда даже 200:1); при этом скорость и качество изображения остаются высокими. При между кадровом сжатии записываются только различия между двумя последовательными кадрами (приращения — положительные или Отри нательные). Данный алгоритм нельзя использовать при модели]ювании или редактировании отдельных фаз движения. Алгоритм MPEG можно успешно реализовать программно и затем использовать в компьютере на базе процессора Pentium.
Для воспроизведения или записи изображения на специализированном компьютере для мультимедиа понадобятся дополнительные программные и аппаратные средства.
Пакет программ для обработки изображений, например QuickTime for Windows от Apple или Video for Windows от Microsoft.
Видеоадаптер для преобразования изображений в цифровую форму, сжатия и воспроизведения больших видеофайлов.
Адаптер NTSC/VGA, осуществляющий прямое и обратное преобразование телевизионных и компьютерных видеосигналов, с выходом для записи на видеомагнитофон. В качестве источников изображения может использоваться видеокамера, видеомагнитофон, телевизор или лазерный проигрыватель. Файлы с анимацией можно сохранять в нескольких форматах: . avi (Audio Video Interleave), .mov (QuickTime) или .mpg (MPEG).
Захват отдельных кадров изображения или непрерывной последовательности кадров для последующей обработки может выполняться:
с помощью тюнера, подключенного по интерфейсу USB, или устройства видеозахвата;
с помощью Web-камеры с портом для ввода видеосигнала, подключаемой к интерфейсу USB ИЛИ IEEE 1394а:
с помощью видеокамеры, подключаемой к интерфейсу IEEE 1394 (FireWire).
TV-тюнеры, подключаемые к порту USB. производятся такими компаниями, как Hauppauge (www.hauppauge.com), StarTech, AVerTech, Pinnacle Systems (www.pinnacleays.com) и др. Одни устройства поддерживают только стандарт USB 1.1, в то время как другие — USB 2.0 (Hi-Speed USB). В большинстве случаев производительности устройств USB 1.1 недостаточно и сигнал получается менее четким, что связано с низкой скоростью передачи данных интерфейса (12 Мбит/с). Для получения максимального качества следует использовать интерфейс. USB 2.0 со скоростью передачи данных 480 Мбит/с. В случае необходимости интерфейс USB 2.0 можно добавить с помощью адаптера CardBus.
Большинство TV-тюнеров предоставляют возможность захвата активных и неподвижных изображений; кроме того, можно использовать специальные устройства видеозахвата, например Well-камеры, имеющие порты для подключения входящего видеосигнала. TV-тюнеры обеспечивают захват неподвижного или активного сигнала в стандарте NTSC, подаваемого видеокамерами или видеомагнитофонами. Хотя качество изображения ограничено характеристиками входного сигнала, полученного (юзультата будет достаточно для презентаций и приложений настольных издательских систем. Обычно изображения выводятся на экран с глубиной цвета 8,16 и 24 бит, при этом видеосигнал принимается от устройств VHS, SVHS и Hi-8.
Совет
Для максимального качества цвета и изображения при просмотре или захвате видеосигнала установите глубину цвета экрана, равную 24 или 32 бит.
Для получения видео максимального качества следует воспользоваться цифровыми видеокамерами DV, оснащенными интерфейсом IEEE 1394 (LLiNK/FireWire). Такие устройства поддерживают передачу цифрового видеосигнала непосредственно на компьютер без преобразования из аналоговой в цифровую форму. Хотя некоторые компьютеры изначально оборудованы портом IEEE 1394, в большинство из них следует установить специальный адаптер CardBus.
Второй вариант — это подключение устройства захвата (например, PVR) к шине USB 2.0. Эти устройства оптимизированы для высококачественного преобразования аналогового телевизионного или видеосигнала. Кроме того, устройства захвата позволяют получать цифровую копию телевизионных передач с отложенным просмотром и быстрой перемоткой.
Для одновременного использования устройств с интерфейсами USB 2.0 и IEEE 1394а можно приобрести адаптер CardBus формфактора Type II. Подобные адаптеры производятся компаниями SIIG (www.siig.com), Orange Micro (www.orangemicro.com), Adaptec (www.adaptec.com), ADS (www.adstech.com) и др. На рис. 11.14 показан типичный комбинированный адаптер для шины CardBus от компании Orange Micro.
Рис. 11.14. Адаптер OrangeCombo USB 2/FircWirc. оборудованный двумя портами USB 2.0 (Hi-Spced USB) (слепа) и одним портом IEEE 1394а (FireWire) (справа)
Обратите внимание: большинство таких адаптеров используют внешний источник питания, который необходим в том случае, если к адаптеру подключаются устройства USB, получающие питание по шине.
При захвате аналогового видеосигнала с телевизора или видеомагнитофона качество сигнала будет зависеть от быстродействия порта (USB 2.0 или USB 1.1), а также от кабеля, используемого для подключения устройства захвата к источнику видеосигнала.
Рекомендуется подключать ноутбук к телевизору или видеомагнитофону с помощью кабеля S-Video. Соответствующий разъем есть практически во всех портативных компьютерах и устройствах видеозахвата. В разъеме S-Video сигналы цветности и яркости выведены на различные проводники. Композитный сигнал (с разъемом RCA) обеспечивает худшее качество изображения, чем разъем S-Video.
Диагностика проблем в работе видеоподсистемы портативного компьютера
Диагностика проблем в работе видеоподсистемы портативного компьютера представляет собой более сложный процесс, чем диагностика графических адаптеров настольных компьютеров, так как один из распространенных методов диагностики — смена видеоадаптера —
невозможен для ноутбука. Даже в портативных компьютерах, обеспечивающих возможность замены модуля с видеоадаптером, извлечение модуля сопряжено со многими трудностями, а стоимость сменного модуля слишком высока. Обычно модуль видеоадаптера требует замены при отказе в работе микросхемы графического процессора или модернизации адаптера до более производительной модели. Тем не менее остается множество способов определения причин неполадок в работе видеоподсистемы ноутбука и решения обнаруженных проблем.
Диагностика ускорения графики
Если графическая подсистема поддерживает ускорение графики (этой функцией обладает большинство графических адаптеров), во вкладке Дополнительно (Advanced) диалогового окна Свойства экрана (Display Properties) находится вкладка Производительность (Performance) с переключателем Аппаратное ускорение (Hardware Acceleration), который позволяет указывать режим графического ускорения средствами графического адаптера. В Windows ХРстраница Производительность называется Диагностика (Troubleshooting).
Установка переключателя Аппаратное ускорение в положение Полное (Full) приводит к включению всех функций изображения.
Если сложно оценить, какое значение параметра будет оптимальным в конкретной ситуации, сделайте следующее: переместите переключатель на одну позицию влево для решения проблем в работе мыши посредством отключения поддержки аппаратного курсора драйвером графического адаптера. Аналогичным образом можно добавить строку SWCursor=l в раздел [Display] файла System, ini в Windows 9х и Windows Me.
Если в Windows ХР проблемы возникают только при работе двухмерных приложений, а приложения трехмерной графики работают нормально, переместите переключатель во второе положение справа для отключения функций отрнсовки курсора и ускорения.
Перемещение переключателя еще на одну позицию (третью справа в Windows ХР или вторую справа в более ранних версиях Windows) приведет к отключению ряда операций копирования битовых блоков. При этом в Windows ХР отключаются трехмерные функции DirectX. В Windows 9х и Windows Me можно добавить параметр Mmio= 0 в раздел [Display] файла System.ini и SafeMode=l в раздел [Windows] файла Win.ini (а также параметра SWCursor=i, показанного ранее).
Перемещение переключателя в положение Нет (None) (самое левое положение) аналогично добавлению параметра SafeMode=2 в раздел [Windows] файла Win.ini в Windows 9х и Windows Me, При этом полностью отключается аппаратная поддержка ускорения во всех версиях Windows. Принудительно включается независимый от устройства интерфейс, поддерживающий передачу изображений, а не битовых блоков. Этот режим следует использовать при “зависании" изображений или частом возникновении ошибок обращения к неправильной странице.
Замечание Необходимость в отключении функций аппаратной поддержки аидео. указанных ранее, свидетельствует о необходимости установки нового драйвера видеоадаптера или мыши. Кроме того, можно загрузить новую версию пакета DirectX для Windows.
Диагностика цветопередачи экрана
При выводе экранного изображения на цветной принтер цвета изображения на экране могут отличаться от полученных цветов распечатки. Перейдите во вкладку Настройка (Settings) и щелкните на кнопке Дополнительно (Advanced). Затем перейдите во вкладку Управление цветами (Color Management) в разделе Дополнительно (Advanced) диалогового окна Свойства экрана (Display Properties). Можно выбрать цветовой профиль для монитора, что позволит добавиться одинакового отображения цветов на мониторе и принтерах.
Если цвет на экране отображается слишком темным или светлым, перейдите во вкладку Цвет (Color) для настройки цветового баланса, контраста и гаммы (рис, 11.15),
(Multiple MonMonl лш! ДIIМОВШГУ RAЛI(И4 Рюрег.,. р? |[Xj
Рис. 11.15. Вкладка Цвет (Color) для адаптера AT! Mobility Radeon применяется для настройки обшей яркости рабочего стола, цветовых кривых для красного, синего и зеленого цвета, а также яркости экрана в игровых приложениях
Если жидкокристаллический экран или внешний монитор не позволяют отображать глубину цвета 16, 24 или 32 бит, драйвер экрана может быть поврежден. Удалите графический адаптер из списка в о к ire Диспетчер устройств (Device Manager), перезагрузите компьютер и заново установите драйверы видеоадаптера. При необходимости загрузите обновленные драйверы видеоадаптера.
Диагностика проблем отображения трехмерной графики
При наличии проблем, связанных с производительностью и качеством отображения трехмерных игр, особенно если установка новых драйверов не помогает, существует два пути их решения.
Изменение параметров производительности и качества в настройках приложения трехмерной графики.
Изменение общих параметров трехмерной графики и качества отображения в диалоговом окне Свойства экрана (Display Properties). Предполагается, что графический адаптер портативного компьютера поддерживает изменение этих параметров.
Если портативный компьютер поддерживает работу с трехмерной графикой, в диалоговом окне Дополнительно (Advanced) будут находиться две вкладки, которые используются для настройки параметров отображения в двух режимах.
DirectX. Используется для настройки параметров отображения в играх, созданных на базе интерфейса Microsoft DirectX.
OpenGL. Используется для настройки параметров отображения в играх, созданных на базе интерфейса OpenGL
Соответствующее диалоговое окно показано на рис. 11.16. Переключатели диалогового окна позволяют выбирать между производительностью (менее детализированное изображение с большей скоростью отрисовки) и качеством (более детализированное изображение с меньшей скоростью отрисовки). Кроме того, предоставляется возможность настройки таких параметров, как анизотропная фильтрация, сглаживание, текстуры, множественное отображение (mip-mapping) и глубина Z-6yc|repa.
Совет Поскольку быстродействие ноутбуков при работе с приложениями трехмерной графики обычно уступает быстродействию настольных ПК, установите переключатель а положение Performance, если а портативном компьютере установлен центральный процессор с тактовой частотой менее 2 ГГц,
Диагностика проблем в работе встроенных экранов
Проблема. Нет изображения.
Решение. Нажмите комбинацию клавиш, которая используется для переключения между встроенным и внешним мониторами. Если после полного цикла переключений между встроенным и внешним мониторами изображение не появилось, проверьте установленные параметры яркости и контраста. Панели с пассивной матрицей и двойным сканированием часто оборудованы различными органами управления панелью на боковой части корпуса панели. В моделях с активной матрицей для изменения указанных параметров применяются различные комбинации клавиш; в некоторых случаях изменить яркость и контраст нельзя. Если после внесенных изменений изображение не появилось, подключите систему к внешнему монитору и выполните последовательность действий, описанную в следующем разделе. Если изображение не появилось на внешнем мониторе, проблема связала с графическим адаптером ноутбука.
Проблема. Изображение окружено широкой черной рамкой (см. рис. 11.2).
Рис. 11.16. Использование диалогового окна DirectX (слева) для настройки качества отображения и производительности игр на основе DirectX. Диалоговое окно OpenGL (справа) применяется для.,настройки качества отображения и производительности игр на базе интерфейса OpenGL
Решение. С помощью диалогового окна Свойства экрана (Display Properties) настройте экран на использование базового разрешения.
Проблема. Черная линия проходит по области экрана или всему экрану.
Решение. Неисправны некоторые транзисторы жидкокристаллической панели, поэтому панель подлежит .замене. Вместо нее можно использовать внешний монитор.
Диагностика внешних мониторов
Проблема. Нет изображения.
Решение. Если индикатор на передней панели монитора горит желтым или мерцает зеленым цветом, монитор находится в режиме энергосбережения. Нажмите требующуюся комбинацию клавиш для переключения к внешнему монитору. Если изображение отсутствует на встроенном и внешнем мониторах, переместите мышь или нажмите комбинацию клавиш <Alt+Tab> на клавиатуре, после чего в течение одной минуты ожидайте активизации системы.
Если индикатор на внешнем мониторе горит зеленым цветом, монитор находится в базовом режиме (принимает видеосигнал), однако параметрам яркости и контраста указаны неверные значения, которые следует изменить.
Если па мониторе не горят индикаторы, проверьте кабель и выключатель питания. Проверьте сетевой фильтр или распределитель, через который на монитор подается питание. При необходимости замените кабель электропитания на заведомо работающий. Повторите попытку включения монитора. Замените монитор на заведомо работающий, чтобы убедиться, что проблема заключается именно в мониторе.
Проверьте кабель передачи сигнала, подключенный к портативному компьютеру и монитору. Если монитор подключен к повторителю портов или док-станции, отключите монитор и компьютер, отключите повторитель портов или док-станцию и подсоедините монитор к порту VGA ноутбука. Если при подключении к ноутбуку внешний экран работает, проблема заключается в док-станции или повторителе портов. 1
Проблема. Изображение на экране монитора "дрожит”.
Решение. Жидкокристаллические мониторы. Используйте специальное программное обеспечение или экранное меню для уменьшения эффекта дрожания или размытости пикселей.
Все мониторы. Проверьте кабель данных.
Когда кабель подсоединен к удлинителю, уберите его и подключите монитор непосредственно к видеоадаптеру; если проблема исчезла, замените удлинитель.
П он роб у йте за мен и ть кабел ь заведо мо неправ н ы м.
Выясните, не установлен ли вблизи монитора источник электромагнитного излучения, например микроволновая печь. Если проблема не исчезает, попробуйте изменить частоту развертки,
ЭЛТ-мониторы. Проверьте параметры частоты обновления экрана; уменьшайте их до тех пор, пока не будет достигнуто приемлемое качество изображения.
Воспользуйтесь экранным меню настройки изображения.
Если проблема случается время от времени и может быть “устранена" путем легкого хлопка по корпусу монитора, следовательно, поврежден энергокабель или некоторые контакты. Монитор нужно отремонтировать или заменить.
Устранение неисправностей видеоадаптеров и драйверов
Проблема. Монитор работает только в режиме MS-DOS.
Решение. Если при загрузке системы до появления изображения рабочего стола монитор работает нормально, то проблема в драйвере видеоадаптера Windows 9т или Windows 2000/ХР. Чтобы удостовериться в том, что “виноват’' во всем драйвер, загрузите компьютер в режиме защиты от сбоев — в нем используется стандартный драйвер VGA. Если компьютер работает нормально. необходимо заново переустановить драйвер установленного видеоадаптера.
Если вы увеличили частоту работы процессора или памяти видеоадаптера с помощью какой- либо npoqiaMMM, то определенная частота может быть слишком высокой. Перезагрузите систему в безопасном режиме (Safe Mode) и установите первоначальные параметры видеоплаты.
Программа DisplayMate
Для тщательного тестирования монитора и видеоадаптера служит программа DisplayMate, Причем она может быть использована при тестировании не только монитора, но и видеосистемы в целом. С ее помощью можно проверить качество системы сведения лучей (фокусировку), систему центрирования, настройку яркости и контрастности, отсутствие искажений, а также качество отображения цветов. Поэтому при покупке монитора рекомендуется проверять его с помощью этой программы. Проверка видеоадаптера с помощью этой программы состоит в определении производительности, а также в его испытании но всех возможных режимах (при всех поддерживаемых разрешающих способностях). Для получения дополнительно информации no DisplayMate {бывшая Senera) Technologies обратитесь к разделу Vendor List, который находится на прилагаемом компакт-диске, или посетите Web-узел www. displaymate. com.
Звуковое оборудование портативного компьютера
Хотя первые звуковые адаптеры для настольных компьютеров — AdLib и Creative Labs Game Blaster — появились в конце 1980-х годов, первые портативные компьютеры, оборудованные звуковыми адаптерами, были представлены в сентябре 1993 года с выходом ноутбука IBM ThinkPad 750. Перед появлением этой модели в начале 1990-х годов несколько портативных компьютеров были оборудованы звуковыми адаптерами формата PC Card, однако очень высокая цена подобных ноутбуков отпугнула большинство покупателей.
Замечание
Звуковые адаптеры CardBus доступны до сих пор. Они применяются для профессиональной оцифровки и редактирования звука.
В ноутбуке IBM ThinkPad 750 использовалась звуковая микросхема Mwave, разработанная IBM, но с 1995 года в портативных компьютерах IBM ThinkPad, Toshiba, UP и других стали использоваться звуковые микросхемы от компании ESS и Crystal.
Хотя звуковые адаптеры для ноутбуков с самого начала обеспечивали эмуляцию адаптеров Sound Blaster Pro и Sound Blaster 16, производимых компанией Creative Labs, сама Creative Labs не выпускала собственных микросхем для ноутбуков до сентября 1999 года, когда появились микросхемы EV1958 и EV1938. Интересно, что звуковые микросхемы от Creative Labs для ноутбуков оказались не столь популярными, как микросхемы других производителей, тем не менее Creative Labs создала два внешних адаптера для шины USB, обеспечивающих высококачественный звук для портативных и настольных компьютеров. Речь идет об адаптерах Sound Blaster МРЗ+, Sound Blaster Extigy и Sound Blaster NS на базе Audigy 2. Эти продукты рассматриваются далее в главе.
Звуковые адаптеры современных ноутбуков обеспечивают высококачественное звучание с поддержкой различных аудиостандартов.
Разъемы звуковых плат
Большинство ноутбуков имеют дна одинаковых разъема 1/8 дюйма (рис. 11.17).
Линейный выход платы. Сигнал с этого разъема можно подать на внешние устройства — акустические системы, наушники или вход стереоусилителя, с помощью которого сигнал можно усилить до определенного уровня. В некоторых звуковых платах, например в Microsoft Windows Sound System, есть дна выходных гнезда: одно для сигнала левого канала, другое — для правого.
Микрофонный вход, или вход монофонического сигнала. К этому разъему подключается микрофон для записи на диск голоса или других звуков. Запись с микрофона является монофонической. Для повышения качества сигнала во многих звуковых платах используется автоматическая регулировка усиления (Automatic Gain Control — AGC). Уровень входного сигнала при этом поддерживается постоянным и оптимальным для преобразования. Для записи лучше всего использовать электродинамический или конденсаторный микрофон, рассчитанный на сопротнвлеяие нагрузки от 600 Ом до 10 кОм. В некоторых дешевых звуковых платах микрофон подключается к линейному входу.
Рис. 11.17. Разъемы для микрофона (слева) и колонок/паушпиков (справа) па типичном портативном компьютере. Обратите внимание на символы, используемые для обозначения разъемов
Некоторые ноутбуки оснащены дополнительными разъемами.
Линейный вход платы, Этот входной разъем используется при микшировании или записи звукового сигнала, поступающего от внешней аудиосистемы на жесткий диск.
Оптический разъем S/PDIF. Используется для подключения ноутбука к Ш|ф[ювому усилителю (например, к домашнему кинотеатру). Как правило, подобный разъем встраивается в док-станцию или репликатор портов.
Управление громкостью
Уровень выходного аудиосигнала практически всех современных звуковых адаптере® регулируется с помощью диалогового меню Свойства: Звуки и аудиоустройства, открыть которое можно в окне Панель управления или в панели задач (рядом с часами). При подключении к ноутбуку наушников, внешней аудиосистемы пли цифрового усилителя через порт S/PDIF следует настроить параметры в меню Громкость и выбрать нужные источники аудиосигнала, а также определить уровень громкости для входящего и исходящего аудиосигналов (рис. И. 18).
В некоторых старых ноутбукаъ есть специальный регулятор громкости, расположенный рядом с разъемами ввода-вы вода. Подобный регулятор может вызвать некоторые затруднения, поскольку, если он выключен, пользователь будет долго искать причину плохого звучания.
Если усилитель акустической системы включен, однако звука не слышно, проверьте, подключены ли динамики в электросеть, выбран ли нужный тли динамиков в меню настройки и подключена ли акустическая система в нужный разъем.
Помните, что при передаче звука на внешний аудиоприемник через аналоговый выход или выход S/PDIF необходимо настроить громкость и на внешнем устройстве.
Рис. 11.1В. Выбор типа аудиосистемы
Факторы, определяющие качество звука в портативном компьютере
При использовании встроенного аудиоадаптер;! ноутбука для записи и воспроизведения звука следует оценить влияние таких факторов:
сжатие звуковых данных;
обработка трехмерных звуковых эффектов;
драйверы аудиоадаптера;
возможности воспроизведения звука с DVD;
тип колон ок/каушников;
возможность аппаратного обновления.
Сжатие данных
В большинстве плат качество звучания соответствует качеству компакт-дисков с частотой дискретизации 44,1 кГц. При такой частоте на каждую минуту звучания при записи даже обычного голоса расходуется около I1 Мбайт дискового пространства. Чтобы уменьшить размеры звуковых файлов, во многих платах используется сжатие данных. Например, в плате Sound Blaster ASP 16 оно осуществляется в реальном времени (непосредственно при записи) со степенью сжатия звука 2:1,3:1 или 4:1.
Поскольку для хранения звукового сигнала необходим большой объем дискового пространства, в большинстве звуковых плат выполняется его сжатие методом адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (Adaptive Differential Pulse Code Modulation — ADPCM). что позволяет сократить размер файла примерно на 50%. Посредством метода IMA-ADPCM I6-битовый линейный звуковой сигнал сжимается до 4 бит на каждый сигнал. Правда, при этом ухудшается качество звука. Именно поэтому стандарта на ADPCM пока нет. Например, хотя компании Apple и Microsoft и внедряют поддержку IM A-ADPCM в свои продукты, делается это по-разному. Форматы AIFF от Apple и WAV от Microsoft несовместимы, и для их воспроизведения нужен специальный программный проигрыватель.
Во время установки звукового адаптера происходит инсталляция нескольких кодеков (программ, выполняющих компрессию и декомпрессию видеоданных и стереофонического звука). Наряду со многими другими программами, устанавливается и одна из разновидностей ADPCM. Для того чтобы определить, какие программы аудиосжатия установлены в вашей системе, откройте Панель управления (Control Рапе!) и дважды щелкните на значке Мультимедиа (Multimedia) (Windows 9.г), Звуки и мультимедиа (Sounds and Multimedia) (Windows 2000) или Звуки и аудиоустройства (Windows ХР). В операционной системе Windows 9х перейдите во вкладку Устройства (Devices) и щелкните на значке “+", который находится рядом с параметром Программы аудиосжатия (Audio Compression), для того чтобы открыть список установленных кодеков. Перечень звуковых кодеков и их свойств в Windows 2000/ХР расположен в меню Оборудование (Hardware). Чтобы применить собственную аудиозапись в другой системе, оба компьютера должны использовать одну н ту же программу сжатия аудиоданных. Этот общий кодек, используемый для записи звуков, можно выбрать с помощью программы Звукозапись (Windows Sound Recorder).
Однако наиболее популярным стандартным алгоритмом сжатия является MPEG (Motion Pictures Experts Group), с помощью которого можно упаковывать как звук, так и изображение. Он популяре» в " некомпьютерной" сфере и применяется в DVD-проигрывателях. С помощью этого метода достигается степень сжатия 30:1 и даже выше. Популярный формат сжатия звуковых файлов . mp3 использует схемы сжатия, аналогичные MPEG.
Трехмерный звук и портативные компьютеры
Современные ноутбуки поддерживают ту или иную технологию обработки трехмерного звучания, которая наравне с трехмерной графикой позволяет повысить реалистичность компьютерных игр. Для реализации трехмерного звука используется два метода:
аппаратное ускорение (реализованное в микросхеме звукового адаптера);
программная поддержка драйвера.
Если ноутбук планируется использовать для трехмерных игр, приобретите модель, оснащенную дискретным графическим адаптером с поддержкой функций трехмерной графики и звуковым адаптером с аппаратным ускорением трехмерного звука. Производители портативных компьютеров часто указывают название графического адаптера в рекламных материалах, но для определения установленного звукового адаптера придется внимательно читать спецификации. Помните, что в ноутбуках, оборудованных интегрированным графическим адаптером, обычно используется и интегрированный звуковой адаптер. Последний не обладает достаточной производительностью.
Некоторые основные возможности трехмерного звука зависят от используемого звукового адаптера, например:
поддержка позиционирования звука;
аппарат ная ил и п рограм м н ая обработка трехм ерного звучан ня;
поддержка DirectX.
Позиционирование звука
Позиционирование звука является общей технологией для всех 3D-звуковых адаптеров и включает в себя настройку определенных параметров, таких, как реверберация или отражение звука, выравнивание (баланс) и указание на "расположение'1 источника звука. Все эти компоненты создают иллюзию звуков, раздающихся впереди, справа, слева от пользователя или даже за его спиной. Наиболее важным элементом позиционного звука является функция преобразования HRTF (Head Related Transfer Function), определяющая изменение восприятия звука в зависимости от формы уха и угла поворота головы слушателя. Параметры этой функции определяют условия, при которых "реалистичный11 звук может восприниматься совершенно иначе при повороте головы слушателя в ту или другую сторону. Использование акустических систем с несколькими колонками, "окружающими" пользователя со всех сторон, а также сложные звуковые алгоритмы, дополняющие воспроизводимый звук управляемой реверберацией, позволяют сделать синтезированный компьютером звук еще более реалистичным.
Практически все новые звуковые платы, существующие на сегодняшнем рынке, поддерживают технологию ЕАХ компании Creative Labs. Несмотря на это, многие производители аудиоадаптеров стараются расширить эффекты ЕАХ с помощью звукового ядра Virtual Ear от компании Sensaura, котщюе позволяет пользователю изменять “местоположение" источника воспроизводимого звука, регулируя размер и форму используемого "уха".
Обработка трехмерного звука
Вторым по важности фактором качественного звучания являются различные способы реализации обработки трехмерного звука в звуковых платах. Существуют следующие основные методы обработки звука:
централизованная обработка (для обработки трехмерного звука используется центральный процессор, что приводит к снижению общего быстродействия системы);
обработка звуковой платы (которая называется также 3D-ус корен и ем).
В большинстве ноутбуков используется первый метод обработки звука. При этом частота центрального процессора должна быть не менее 1 ГГц.
Количество звуковых потоков, поддерживаемых аппаратным обеспечением, зависит от звуковой микросхемы и может быть ограничена из-за проблем с драйверами. Рекомендуется сделать следующее:
загрузить последние драйверы для аудиосистемы ноутбука;
выбрать ноутбук с производительной аудиосистемой;
подключить к ноутбуку внешнюю аудиосистему, например Audigy 2 NX.
Проблемы, связанные с поддержкой DirectX
Последняя версия DirectX 9 предназначена для повышения эффективности всех звуковых плат, имеющих ЗО-поддержку. В предыдущих версиях DirectX такая поддержка осуществлялась с помощью модуля DirectSound3D, эффективность которого была ограничена. Например, для того чтобы определить, поддерживается ли ускорение DirectSound3D и централизованная обработка трехмерного звука, реализованная на аппаратной основе, разработчики игр были вынуждены выполнять полное тестирование звуковой платы. Начиная с версии DirectX 5.0, модуль DirectSound3D поддерживает устройства ЗО-ускорения сторонних производителей. DirectX 9 отличается от предыдущей версии улучшенным качеством трехмерного звучания и повышенной эффективностью. Посетите Web-узел Microsoft DirectX (www.microsoft.com/windowa/directx).
Драйверы звуковых плат
Как и для многах других компонентов ПК, программный драйвер обеспечивает связь между аудиоадаптером и программой или операционной системой. В Windows 9х/Ме/2000/ХР существует библиотека драйверов практически для всех аудиоадаптеров, представленных на рынке (поддержка аудиоадаптеров в Windows NT4.0 реализована более чем скромно). Как правило, драйверы создаются производителем аудиоадаптеров и распространяются исключительно собственными силами Microsoft. Поставляемые с устройством драйверы могут быть более новыми, чем установленные в операционной системе. Традиционно лучший способ получить самые "свежие" и совершенные драйверы — посетить Web-узел производителя аудиоадаптера или другой сетевой сервис. Тем не менее для Windows Ме/2000/ХР желательно использовать драйверы с цифровой подписью, сертифицированные в Microsoft Hardware Quality Labs. Подобные драйверы можно найти на Web-узле производителя или установить автоматически с помощью функции обновления Windows Update.
Приложения DOS обычно не имеют широкого выбора драйверов, но большинс-гво игр и других программ поддерживают адаптеры Sound Blaster. Если купить адаптер, совместимый с платой Sound Blaster, то не .должно быть никаких затруднений с выбором подходящего драйвера практически для всех приложений. Старые адаптеры Sound Blaster аппаратно поддерживали игры DOS, однако для новых адаптеров (включая Sound Blaster Audigy), а также других совместимых аудиоадаптеров обеспечение совместимости с DOS требует установки специальных программных драйверов еще до запуска игры.
Если игра "зависает" при попытке определить конфигурацию звукового адаптера, его параметры и настройки придется ввести вручную. Подобные случаи особенно свойственны аудиоадаптерам сторонних производителей, которые эмулируют интерфейс Sound Blaster. При возникновении проблем посетите Web-узел производителя звукового адаптера.
Фильмы DVD на мониторе
Вам не понадобится специальный DVD-плейер для того, чтобы насладиться четкостью изображения, буйством красок и волнующей атмосферой кинофильмов DVD.
Дисководы DVD-ROM позволяют перенести действие фильма непосредственно на дисплей компьютера, однако сам накопитель DVD-ROM И программы воспроизведения цифровых записей являются только частью того, что для этого потребуется.
Итак, для просмотра фильмов DVD на портативном компьютере необходимы описанные ниже элементы.
Программное обеспечение для воспроизведения цифровых дисков, поддерживающее выход Dolby Digital5.1. Одним из наиболее приемлемых вариантов является программа PowerDVD 5лг, которая может быть получена на Web-узле компании Cyberlink по адресу: www.gocyberlink.com.
Аудиоадаптер, поддерживающий входной сигнал Dolby Digital дисковода DVD и выводящий данные «а совместимые с Dolby Digital 5.1 звуковые аппаратные устройства. При отсутствии соответствующего аппаратного обеспечения вход Dolby 5.1 может быть настроен для работы с четырьмя колонками; кроме того, можно добавить вход S/PDIF ACS (Dolby Surround), предназначенный для многоколоночных акустических систем.
Совместимые с Dolby Digital 5.1 приемник и колонки. Если ноутбук содержит оптический разъем S/PDIF, подключите его к цифровой аудиосистеме, например, домашнего кинотеатра. Для подключения к аналоговым и цифровым аудиосистемам 5.1 можно использовать внешние аудиоадаптеры Audigy 2 NX и Extigy от Creative Labs.
Звуковые файлы
Для хранения аудиозаписей на портативном компьютере используются файлы двух основных типов. В файлах первого типа, называемых обычными звуковыми файлами, используются форматы .wav, . voc, .au и .aiff. Звуковой файл содержит данные о форме волны, т.е. такой файл представляет собой запись аналоговых аудиосигналов в цифровой форме, пригодной для хранения на компьютере. Подобно графическим изображениям с различной разрешающей способностью, можно хранить и звуковые файлы, которые представляют собой записи различного качества. По умолчанию определены три уровня качества записи звуков, используемые в Windows Эх и Windows Me (табл. 11.11).
Таблица 11.11. Стандарты качества записи и воспроизведения звука ■ Windows
Качество
Частота, Гц
Канал
Скорость потока данных, Кбайт/с
Телефонная линия
11025
8-разрядный моно
11
Радиотрансляция
22 050
8-разрядный моно
22
Запись с компакт-диска
44100
16-разрядный стерео
172
В операционной системе Windows Me и более новых версиях используется еще один уровень качества записи звука — 48 000 Гц, 16-разрядный стереоканал и скорость 188 Кбайт/с. Этот уровень предназначен для поддержки воспроизведения звука из таких источников, как DVD и Dolby АСЗ. Обратите внимание, что в программе Звукозапись (Windows Sound Recorder) для хранения аудио используется импульс но-кодовая модуляция (Pulse Code Modulation — PCM). Качество получаемых с помощью этой модуляции файлов довольно неплохое, однако данные не подвергаются сжатию, поэтому размер файла может быть воистину огромным.
Как видно из таблицы, размер файла существенно зависит от качества записи. При записи с компакт-диска файл может занять огромный объем дискового пространства: только для 60 секунд аудиозаписи требовалось бы 10 Мбайт памяти. Но для многих приложений достаточно качества телефонной линии, при этом генерируется файл намного меньшего объема.
Большинство звуковых плат имеют встроенный смеситель звука (микшер), позволяющий смешивать звук от аудио-, MIDI- и WAV-источников, линейного входа и CD-проигрывателя, воспроизводя его на едином линейном выходе. Обычно интерфейсы программ для смешивания звука на экране выглядит так же, как панель стандартного звукового смесителя. Это позволяет легко управлять громкостью звука каждого источника.
Совет При переходе от аналоговой к цифровой акустической системе или добавлении дополнительных динамиков к двум уже установленным следует настроить параметры микшера в соответствии с новой конфигурацией звуковой системы. В противном случае звук может отсутствовать.
Звуковые платы: основные понятия и термины
Чтобы понять, что такое звуковые платы, сначала необходимо разобраться в некоторых терминах, например 16-разрядный, качество компакт-диска, порт MIDI и др. В описаниях новых технологий звукозаписи постоянно встречаются такие туманные понятия, как дискретизация и цифроаналоговый преобразователь — ЦАП (Digital-to-Analog Conversion — DA С). Эти понятия раскрываются ниже.
Природа звука
Для начала выясним, что такое звук. Звук — это колебания (волны), распространяющиеся в воздухе или другой среде от источника колебаний во всех направлениях. Когда волны достигают вашего уха, расположенные в нем чувствительные элементы воспринимают эту вибрацию и вы слышите звук.
Каждый звук характеризуется частотой и интенсивностью (громкостью).
Частота — это количество звуковых колебаний в секунду; она измеряется в герцах (Гц). Один цикл (период) — это одно движение источника колебания (туда и обратно). Чем выше частота, тем выше тон.
Человеческое ухо воспринимает лишь небольшой диапазон частот. Очень немногие слышат звуки ниже 16 Гн и выше 20 кГц (1 кГц - 1 000 Гц). Частота звука самой низкой ноты на рояле равна 27 Гц, а самой высокой — чуть больше 4 кГц. Наивысшая звуковая частота, которую могут передать радиовещательные FM-станции, — 15 кГц.
Громкость звука определяется амплитудой колебаний. Амплитуда звуковых колебаний зависит в первую очередь от мощности источника звука. Например, струна пианино при слабом ударе по клавише звучит тихо, поскольку диапазон ее колебаний невелик. Если же ударить по клавише посильнее, то амплитуда колебаний струны увеличится. Громкость звука измеряется в децибелах (дБ). Шорох листьев, например, имеет громкость около 20 дБ, обычный уличный шум — около 70 дБ, а близкий удар грома — 120 дБ.
Оценка качества звукового адаптера
Для оценки качества звукового адаптера используется три параметра:
диапазон частот;
коэффициент нелинейных искажений;
отношение сигнал/шум.
Частотная характеристика определяет тот диапазон частот, в котором уровень записываемых и воспроизводимых амплитуд остается постоянным. Для большинства звуковых плат этот диапазон составляет от 30 Гц до 20 кГц.
Коэффициент нелинейных искажений характеризует нелинейность звуковой платы, те. отличие реальной кривой частотной характеристики от идеальной прямой, или, проще говоря, коэффициент характеризует чистоту воспроизведения звука. Каждый нелинейный элемент является причиной искажения. Чем меньше этот коэффициент, тем выше качество звука. Этот коэффициент может различаться для аудиоадаптеров с одинаковым набором микросхем. Модели с дешевыми компонентами зачастую имеют значительные искажения, что ухудшает качество звука.
Отношение сигнал/шум характеризует силу звукового сигнала по отношению к фоновому шуму (шипению). Чем больше показатель (в децибелах), тем лучше качество воспроизведения звука. Например, аудиоадаптер Sound Blaster Audigy 2 имеет отношение 106 дБ, в то время как более старая звуковая плата характеризуется отношением 90 дБ.
Перечисленные факторы имеют важное значение для всех сфер применения аудиоадаптеров — от воспроизведения файла WAV до распознавания речи. Не забывайте о том, что дешевые микрофон и акустическая система могут свести на нет все преимущества дорогого аудиоадаптера.
Дискретизация
Если в компьютере установлена звуковая плата, то он может записывать звук в цифровой (называемой также дискретной) форме, в этом случае компьютер используется в качестве записывающего устройства. В состав звуковой платы входит небольшая микросхема — аналогоцифровой преобразователь, или АЦП (Analog-to-Digitai Converter — ADC), который при записи преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму, понятную компьютеру. Аналогично при воспроизведении цифроаналоговый преобразователь (Digital-to- Analog Converter — DAC) преобразует аудиозапись в звук, который способны воспринимать наши уши.
Дискретизацией называется процесс превращения исходного звукового сигнала в цифровую форму (рис. 11.19), в которой он и хранится для последующего воспроизведения. (Процесс преобразования в цифровую форму называется также оцифровыванием.) При этом сохраняются мгновенные значения звукового сигнала в определенные моменты времени, называемые выборками. Чем чаще берутся выборки, тем точнее цифровая копия звука соответствует оригиналу.
Первым стандартом МРС предусматривался “8-разрядный” звук. Эго не означает, что звуковые платы должны были вставляться в 8-разрядиый разъем расширения. Разрядность звука характеризует количество бит, используемых для цифрового представления каждой выборки. При восьми разрядах количество дискретных уровней звукового сигнала составляет 256, а если использовать 16 бит, то их количество достигает 65 536. Современные высококачественные аудиоадаптеры поддерживают 24-битовую дискретизацию, причем количество дискретных уровней звукового сигнала составляет более чем 16,8 млн.
При желании можно поэкспериментировать с различными параметрами дискретизации (и стандартами сжатия данных), записав аудиофрагмент с помощью программы Звукозапись (Windows Sound Recorder) и какой-нибудь программы стороннего производителя, позволяющей достичь качества звука, сопоставимого с музыкальными компакт-дисками. Сохраните аудиофрагмент и воспроизведите с максимальным качеством. Затем преобразуйте файл в формат с более низким качеством и сохраните его под другим названием. Проверьте разные по качеству варианты одного и того же файла, что позволит определить минимальные параметры (и минимальный размер файла), при которых качество звука не вызовет серьезных нареканий.
• 127 — - Уровень сигнала• 127 — - Уровень сигнала
• 127 — - Уровень сигнала
• 127 — - Уровень сигнала
Цифровые значения
Рис. 11.19. Преобразование звукового сигнала в цифровую форму
Производители звуковых адаптеров для ноутбуков
Информация о производителе звукового адаптера, установленного в портативном компьютере, позволяет определить возможности аппаратного обеспечения и упростить поиск обновлений для драйверов, в полной мере задействующих все возможности звукового адаптера.
Основными производителями звуковых адаптеров для ноутбуков являются:
Analog Devices;
Cirrus Logic/Crystal Semiconductors;
С-Media Electronics;
ESS Technology;
Realtek.
Продукты этих производителей подробно рассматриваются в следующих разделах
Замечание
Большинство современных портативных компьютеров оборудованы звуковыми адаптерами, обеспечивающими вывод аудиосигнала на несколько колонок (до семи). Однако, если не использовать кабель S/PDIF или док-станцию/поаторитель портов с выводами для шести каналов, через стандартный разъем для колонок портативный компьютер будет выдавать простой стереозвук.
Analog Devices
Эта компания на данный момент является лидером на рынке производителей микросхем для звуковых адаптеров, предлагая большой выбор микросхем и программного обеспечения под торговой маркой SoundMAX. Микросхемы звуковых адаптеров Analog Devices соответствуют звуковому стандарту АС97. Серия продуктов компании состоит из моделей AD1885, AD1981, AD1980 и AD1985, каждая из которых поддерживает шестиканальный звук. Дополнительная информация об этих микросхемах представлена на Web-узле SoundMAX по адресу; www.soundmax.com.
ESS Technology
Компания ESS Technology производит звуковые и комбинированные микросхемы звуковых адаптеров/модемов/сетевых адаптеров для различных моделей портативных компьютеров. В частности, выпускаются такие модели, как Maestro, Allegro, СапуопЗО и другие микросхемы серий ES19xr/EStxxr. Дополнительная информация представлена на Web-узле ESS по адресу: www. esstech. com.
Creative Labs
Компания Creative Labs представила микросхемы EV 1938 и EV 1958 в 1999 году, которые были установлены лишь в некоторых моделях ноутбуков. Микросхема EV1938 обладает функциональностью адаптера SoundBlaster Audio PCI 64V, a EV1958— функциональностью адаптера SoundBlaster Audio PCI 128. Дополнительную информацию можно получиь на Web- узле по адресу: www. creative.com.
Компания Creative Labs также выпускает внешние цифровые музыкальные процессоры Audigy 2 NS, Extigy и USB Sound Blaster MP3+ для портативных и настольных компьютеров.
Cirrus Logic
Компания Cirrus Logic предлагает широкий ассортимент микросхем для звуковых адаптеров. Чаше всего в ноутбуках используется кодек CS4205 АС '97. Кроме того, компания Cirrus Logic иногда использует торговую марку Crystal для выпуска микросхем для звуковых адаптеров. Дополнительная информация о микросхемах Cirrus Logic и Crystal представлена на Web-узле компании Cirrus Logic по адресу: www. cirrus. com.
С-Media
Компания С-Media производит несколько микросхем для звуковых адаптеров. В современных ноутбуках чаще всего используется шести канальный кодек CMI9739A АС '97. Дополнительную информацию можно получить па Web-узле www. cmedia. com. tw.
RealTek
Компания RealTek производит несколько микросхем звуковых адаптеров для кодека АС'97. Линией ALC2xx поддерживается двухканальный стереозвук, а линией ALC6xx — шестиканальный аудиосигнал. Обе линии используются различными производителями портативных компьютеров. Дополнительная информация о микросхемах RealTek представлена на Web-узле по адресу: www.realtek.com. tw.
Интегрированная аудиосистема АС’97
Выражение интегрированная аудиосистема АС’97 встречается в описаниях многих современных компьютеров. Технология АС’97 позволяет отказаться от отдельной звуковой платы, но при этом может обладать недостаточными функциональными возможностями. Необходимо разобраться, как работает интегрированная аудиосистема и что она собой представляет.
Стандарт АС'97 (АС97) является спецификацией Intel, объединяющей в себе архитектуру кодека (компрессора/деком прессора) звуковых данных с элементом управления AC-Link, который является компонентом микросхемы South Bridge или I /О Communication Hub. Элемент управления AC-Link, взаимодействующий с центральным процессором и цифровым обработчиком сигналов (DSP), позволяет записывать и воспроизводить звук.
Обычно кодек звуковых данных АС'97 — это физическая микросхема, встроенная в системную плату или программное приложение. Таким образом, системная плата с интегрированной микросхемой АС’97 не требует наличия отдельной звуковой платы для воспроизведения звука. Иногда термин "АС'97" используется для описания микросхем, входящих в звуковую плату, но в данном разделе под этим термином подразумевается только интегрированная аудиосистема. Иногда в системные платы встраивается аналоговый модем в виде микросхемы МС’97 или устанавливается мик[)осхе.ма кодека АМС’97 (аудио/модем), выполняющая обе функции.
Драйверы определенной микросхемы АС'97 обычно поставляются производителями ноутбуков, так как драйверы должны создаваться с учетом особенностей кодека и микросхем South Bridge/ICH, используемых в системной плате.
Несмотря на то что спецификация АС'97 рекомендует стандартную схему расположения выводов, существующие микросхемы АС’97 имеют определенные отличия. Некоторые производители предоставляют техническую документацию, позволяющую упростить разработку гнезд, которые могли бы использоваться с различными моделями микросхем АС’97.
В настоящее время существует несколько версий кодеков АС’97.
АС'971.0. Имеет фиксированную частоту амплитудно-импульсной модуляции, равную 48 кГц, и стереовыход.
АС’97 2.1. Поддерживает различные частоты амплитудно-импульсной модуляции и многоканальный выход.
АС'972.2. Поддерживает функции АС'97 2.i и дополнительный цифровой выход S/PDIF, а также обеспечивает улучшенную поддержку внешней платы; эта версия выпущена в сентябре 2000 года.
АС'9723- Поддерживает функции АС’97 2.1/2.2, а также автоматическое определение аудиоустройств, отвечающих стандарту Plug and Play; эта версия увидела свет в июле 2002 года.
В настоящее время многие системные платы ноутбуков с интегрированной аудиосистемой поддерживают АС’97 2.1 или 2.2. Для получения дополнительной информации по спецификации АС'97 посетите Web-узел Intel по адресу: www.intel.com/labs/media/audio/ index. htm.
Для определения версии интегрированной аудиосистемы АС'97, пред назначен ной для системной платы той или другой модели, выполните ряд действий.
Определите, какая микросхема кодека установлена на системной плате. Для этого обратитесь к руководству по ее использованию или посмотрите свойства драйвера аудиосистемы.
Познакомьтесь с функциями и спецификациями микросхемы. Если неизвестно, в какой компании была изготовлена данная микросхема, найдите ее номер, используя для этого поисковую Internet-систему, например Google (ww.google. com).
С помощью поисковой системы найдите обзорные статьи, которые посвящены качеству звука и эффективности микросхемы (эти данные обычно встречаются в статьях о системных платах). С результатами анализа звуковых плат, а также системных плат и кодеков звуковых данных можно познакомиться на Web-узле Sound Surge (www.3dsoundsurge.com).
Чтобы определить, насколько полно задействованы все возможности интегрированной аудиосистемы, познакомьтесь с функциями системной платы. Например, микросхемы, поддерживающие АС'97 2.1, часто предоставляют шест и канальный аналоговый аудиовыход. Кодеки, поддерживающие АС'97 2.2, также обеспечивают работу цифрового выхода S/PDIF. Тем не менее производители системных плат далеко не всегда обеспечивают поддержку соответствующих выходов.
Динамики
Все портативные компьютеры с интегрированными звуковыми адаптерами имеют встроенные динамики. Но качество воспроизведения звука и громкость встроенных колонок оказываются недостаточными для проигрывания музыки, работы с MIDI, мультимедийными приложениями или проведения презентаций. В последних случаях требуется подключение более мощных колонок, поддерживающих качественное воспроизведение аудио. Ноутбук, оснащенный портом S/PDIF, можно подключить к домашнему кинотеатру, что позволит воспроизводить цифровой звуке таких носителей, как DVD. В любом случае следует приобретать максимально качественные колонки, хотя чем выше качество колонок — тем выше их цена.
Замечание’
Для получения качественного звука в небольших помещениях или при личном использовании выберите ноутбук с качественными динамиками. Например, динамики JBL Pro устанавливаются а некоторых моделях ноутбуков HP/Compaq, а динамики Harman/Cardon — в ряде ноутбуков Toshiba.
При подключении внешних колонок постарайтесь найти модель с оптимальным соотношением размер/производительность. Рекомендуется использовать полочные колонки вместо стандартных стереоколонок, особенно, если колонки будут перевозиться вместе с портативным компьютером.
Не стоит рассчитывать на усилитель, встроенный в портативный компьютер. Вместо него воспользуйтесь активными колонками с магнитным экранированием. Магнитное экранирование особенно важно при работе с электронно-лучевым монитором во время проведения презентаций. Неэкраннровапные колонки часто наводят магнитные помехи на электроннолучевой монитор, что приводит к искажению цветов и объектов на экране. Кроме того, неэкранированные колонки иногда разрушают данные, записанные на гибких дисках или других магнитных носителях.
Внимание!
Хотя большинство компьютерных колонок имеют магнитное экранирование, не оставляйте записанные ленты, часы, кредитные карты или гибкие диски возле колонок.
Учитывая, что на рынке присутствуют десятки компаний и моделей, позиционируемых в различных ценовых диапазонах, очень важно научиться оценивать качество различных моделей колонок. Колонки оцениваются по трем критериям.
Частотная характеристика. Определяет полосу частот, воспроизводимых акустической системой. Наиболее логичным был бы диапазон от 20 Гц до 20 кГц — он соответствует частотам, которые воспринимает человеческое ухо, но ни одна акустическая система не может идеально воспроизводить звуки всего этого диапазона. Очень немногие слышат звуки выше 18 кГц. Самая высококачественная акустическая система воспроизводит звуки в диапазоне частот от 30 Гц до 23 кГц, а у дешевых моделей звук ограничивается диапазоном от 100 Гц до 20 кГц. Частотная характеристика является самым субъективным параметром, так как одинаковые с этой точки зрения акустические системы могут звучать совершенно по-разному.
Нелинейные искажения. Определяет уровень искажений и шумов, возникающих в процессе усиления сигнала. Попросту говоря, искажения представляют собой разность между подаваемым'звуковым сигналом и слышимым звуком. Величина искажений измеряется в процентах, и допустимым считается уровень искажений менее 0,1%. Для высококачественной аппаратуры стандартом считается уровень искажений 0,05%. У некоторых акустических систем искажения достигают 10%, а у наушников — 2%.
Мощность. Обычно выражается в ваттах на канал и обозначает выходную электрическую мощность, подводимую к акустической системе. Во многих звуковых платах есть встроенные усилители с мощностью до 8 Вт на канал (обычно — 4 Вт). Иногда этой мощности недостаточно для воспроизведения всех оттенков звука, поэтому во многие акустические системы встраиваются усилители. Такие акустические системы можно переключать в режим усиления сигнала, поступающего со звуковой платы.
В недорогих акустических системах для усиления звука иногда используются батареи. Поскольку таким динамикам требуется немало энергии, приобретите адаптер переменного тока или динамики, подключаемые в энергосеть. Благодаря адаптеру можно избавиться от необходимости каждую неделю приобретать новые батарейки. Убедитесь в том, что вольтаж и полярность адаптера соответствуют аналогичным параметрам акустической системы; большинство адаптеров сторонних производителей имеют переменный вольтаж и двустороннюю полярность.
В зависимости от сложности и стоимости акустической системы, ее элементы управления могут быть разными. Зачастую имеется регулятор громкости, хотя иногда он бывает общим для обоих каналов. Раздельное управление громкостью требуется тогда, когда одна из колонок расположена намного ближе к слушателю, чем другая, и уровни сигналов в них должны быть разными. В некоторых компьютерных акустических системах есть переключатель динамического усиления баса (dynamic bass boost — DBB). Благодаря ему можно получить более насыщенные низкие и верхние частоты независимо от установленного уровня громкости, В других акустических системах устанавливаются отдельные переключатели для высоких и низких частот или трехполосный эквалайзер для плавной регулировки тембра на низких, средних и высоких частотах. Если вы полагаетесь на усиление звука самой платой и встроенный усилитель акустической системы отключаете, то эти средства, естественно, не действуют. Характер звучания при этом целиком определяется усилителем мощности, установленным на звуковой плате.
Для получения наилучшего качества звучания определите для аудиоадаптера максимальный уровень громкости, а для непосредственной настройки звука используйте [югулятор
громкости акустической системы. В противном случае система будет усиливать все искажения, появляющиеся из-за низкого уровня выходного сигнала аудиоадаптера.
Выход звуковой платы подключается с помощью стереоразъема (диаметром 1/8 дюйма) к одной из колонок. Затем сигнал по отдельному кабелю от одной колонки подается на другую.
Покупая акустическую систему, обратите внимание на длину соединительных кабелей. Если у вас компьютер с корпусом Tower, который стоит на полу рядом с рабочим столом, то для подключения к нему акустической системы вам понадобится более длинный кабель, чем при использовании настольной модели.
Не советую приобретать акустические системы с функцией энергосбережения: если они не используются в течение определенного времени, то их питание отключается, а при подаче на них любого сигнала вновь возобновляется. Но дело в том, что обратное включение происходит не мгновенно, а с некоторой задержкой, при этом начало воспроизводимой музыки или речи "проглатывается".
В последнее время появились акустические системы, которые подключаются к компьютеру через шину USB. Эта возможность, а также сам процесс подключения описываются в прилагаемой документации.
Вместо акустической системы можно использовать наушники. При этом вы никому не будете мешать даже при самом немыслимом грохоте в вашей любимой игре.
При работе с акустической системой с четырьмя и более динамиками откройте окно настройки звука и определите, используются ли наушники, стереосистема или несколько динамиков.
Грамотно разместите динамики. Для получения наилучшего звучания поставьте усилитель низких частот на полу, что также позволит уменьшить уровень электромагнитных помех от других устройств.
Модернизация звукового адаптера
Любители компьютерных игр или DVD-фильмов не удовлетворятся обычным стереозвуком портативного компьютера, особенно если это единственный компьютер. Как правило, для реализации поддержки стандарта Dolby Digital или использования потенциала качественных внешних колонок существует два варианта:
подключить к портативному компьютеру специальный оптический кабель;
подключить портативный компьютер к док-станции или репликатору портов, поддерживающим оптический или многоканальный вывод.
Компания Creative Labs (www.soundblaster.com) производит внешние адаптеры Sound Blaster, которые можно подключить к шине USB любого ноутбука (включая но'-тбуки, не оборудованные встроенным звуковым адаптером):
Sound Blaster МРЗ+;
Sound Blaster Extigy;
Sound Blaster Audigy 2 NS.
Sound Blaster MP3+*
Этот адаптер является самодостаточным устройством, получающим питание по шине USB от портативного компьютера (рис. 11.20). Хотя адаптер поддерживает подключение только аналоговых и цифровых колонок с возможностью добавления низкочастотного динамика (конфигурация 2.1), он предоставляет несколько возможностей по улучшению стереофонического воспроизведения:
усиление низких частот;
фильтрация звукового потока для улучшенного воспроизведения файлов MP3, созданных из аналогового источника;
графический эквалайзер на 10 частотных диапазонов;
интеллектуальное управление громкостью для ее выравнивания во время воспроизведения цифрового звука из разных источников;
виртуальный объемный звук и эффекты ЕАХ;
работа с наушниками и внешними колонками.
Рис. 11.20. Передняя (вверху) и задняя (внизу) напели адаптера Creative Labs Sound Blaster MP3+. Адаптер может использоваться с портативными и настольными компьютерами, MP3-плейерами и другими устройствами
Sound Blaster Extigy
Адаптер Sound Blaster Extigy также подключается к шине USB портативного компьютера (но требует внешнего источника питания) и характеризуется описанными ниже возможностями.
Отношение сигнал/шум (SNR) превышает 100дБ и позволяет избавить выводимый звук от шипения.
Широкий частотный и динамический диапазоны превышают возможности встроенных звуковых адаптеров.
Показатели общих гармонических искажений и шума (THD+N) значительно ниже, чем у встроенных звуковых адаптеров.
Возможность 24-битовой дискретизации входного сигнала с частотой 48 кГц и вывод 24-битового сигнала с частотой 96 кГц. Большинство встроенных адаптеров обеспечивают разрядность 16 бит при частоте 48 кГц.
Поддержка цифрового порта S/ Р DIF.
Поддержка одновременного воспроизведения звука в формате 5.1 и Dolby Digital.
Встроенный декодер Dolby Digital (АС-3) поддерживает работу с проигрывателями DVD, домашними кинотеатрами и программами воспроизведения DVD.
Технология CMSS позволяет преобразовывать стереозвук в звук формата 5.1.
Поддержка техно логи и объемно го звука ЕАХ.
Поддержка аналоговых динамиков в конфигурациях 2, 4 и 5.1; оптические и коаксиальные разъемы S/PDIF для ввода и вывода звука; микрофонный вход, линейный вход и выход на наушники; разъемы для ввода и вывода MIDI.
Дистанционное управление для настройки громкости воспроизведения и других функций.
Как видите, адаптер Sound Blaster Extigy проектировался для предоставления значительных преимуществ по сравнению со встроенным звуковым адаптером портативного (или настольного) компьютера, оборудованного портом USB (рис. 11.21).
Рис. 11.21. Передняя (вверху) и задняя (внизу) панели звукового адаптера Creative Labs Sound Blaster Extigy. Внизу слева показаны оптические порты S/PDIF, расположенные на передней напели звукового адаптера
Совет
Звуковой адаптер Extigy рекомендуется подключать в выделенный корневой концентратор USB 1.1 (с двумя и более портами), так как адаптер задействует значительную часть пропускной способности шины USB 1.1. Если в портативном компьютере установлены порты USB 1.1 и USB 2.0 (HI-Speed USB), следует воспользоваться адаптером USB 2.0.
Конфигурирование динамиков и системы
Для полноценного использования возможностей четырех или более колонок выполните описанные ниже действия,
Откройте диалоговое окно с параметрами звукового адаптера и запишите конфигурацию колонок. Указывайте количество установленных колонок, параметры звуковых эффектов и наличие низкочастотного динамика.
Удостоверьтесь, что колонки правильно подключены к портативному компьютеру или внешнему звуковому адаптеру. Если планируется использование колонок в кон-
фигурации А С-3/Do I by (например, 4.1 или 5.1), подключите и настройте соединение S/PDIF. Параметры настройки зависят от системы.
Проверьте местоположение колонок. В некоторых случаях параметры звукового адаптера позволяют улучшить качество звучания, что также потребует физического перемещения колонок.
Проверьте правильность подключения колонок. Если вместо левой колонки будет подключена правая, а вместо фронтальной — тыловая, это приведет к снижению качества воспроизведения звука.
Типичные конфигурации колонок
Самая простая конфигурация — это стерео, при которой используются два динамика, расположенные рядом. При двухканальной настройке два динамика называются левым и правым
Некоторые портативные компьютеры поддерживают, как минимум, четыре динамика, но, в зависимости от звукового адаптера, его параметров и настроек приложения воспроизведения, тыловые колонки могут просто дублировать фронтальные или же выводить четыре отдельных звуковых канала. При использовании четырех колонок фронтальные колонки называются фронтальной левой (ФЛ) и фронтальной правой (ФП), а тыловые колонки — тыловой левой и тыловой правой (ТЛ и ТП).
В схеме 4.1 используются четыре колонки и низкочастотный динамик, что позволяет добиться пространственного эффекта звучания музыки и различных звуковых эффектов в играх. Четыре колонки размещаются вокруг пользователя, а низкочастотный динамик — возле стены или в углу для усиления низкочастотной составляющей эффектов. В описываемой схеме низкочастотный динамик не выделяется в отдельный канал, а находится под управлением тех же сигналов, что и остальные колонки.
С другой стороны, при использовании схемы 5.1 Surround, которая также называется Dolby Digital или DTS Surround (при использовании цифрового подключения колонок), применяются пять колонок и низкочастотный динамик. Пятая колонка размещается между фронтальными для вывода центрального канала и в основном используется для вывода голосовых эффектов. Управление низкочастотным динамиком осуществляется независимо. Подобная схема лучше всего подходит для просмотра фильмов DVD.
Обычно на портативном компьютере с настроенным звуковым адаптером на панели задач Windows отображается пиктограмма в виде динамика. В противном случае в Windows Эх или Windows Me выберите вкладку Windows Setup и откройте раздел Мультимедиа (Multimedia), затем установите флажок Volume Control. В Windows ХР выберите в окне Панель управления (Control Panel) пиктограмму Audio Devices, перейдите во вкладку Volume и щелкните на флажке Place Volume icon in the Taskbar. В некоторых случаях может понадобиться установочный компакт-диск для установки дополнительных драйверов.
Если используется цифровой источник сигнала Dolby 5.1, CD Digital или S/PDIF, откройте диалоговое окно Свойства (Properties) устройства микшера и включите отображение этих элементов управления.
Диалоговое окно Volume Control позволяет убедиться, что колонки получают сигнал. Микшер иногда по умолчанию устанавливается в состояние Mute. Обычно существует возможность отдельно указывать громкость для файлов, MIDI, микрофона и других системных компонентов.
Микрофоны
Обычно микрофоны не входят в комплекты звуковых плат, но они вам понадобятся при записи речи в файл .wav. Выбрать микрофон довольно просто: его разъем (обычно диаметром 1/8 дюйма) должен соответствовать гнезду ноутбука. В большинстве микрофонов устанавливается выключатель (для отключения выходного сигнала).
Как и акустические системы, микрофоны имеют свои частотные характеристики, но эти параметры для них не столь важны, поскольку частотный диапазон человеческого голоса ограничен. Если вы собираетесь записывать только речь, можете обойтись дешевым микрофоном с узкой полосой рабочих частот. Частотный диапазон дорогих микрофонов намного шире диапазона человеческой речи. Но зачем же тратить деньги на то, чем все равно не пользуешься?
Для записи музыки лучше приобрести дорогой высококачественный микрофон, но помните, что при 8-разрядной звуковой плате музыкальная запись, сделанная как с дорогого, так и с дешевого микрофона, окажется одинаково плохой.
Микрофон должен соответствовать условиям записи. При работе в шумном офисе лучше пользоваться направленным микрофоном; это позволит избавиться от посторонних звуков. Для записи общей беседы нужен ненаправленный микрофон. Если вы хотите, чтобы руки оставались свободными, воспользуйтесь микрофоном на подставке.
В комплекте с некоторыми дорогими аудиоадаптерами поставляется микрофон, например небольшой нагрудный, ручной или с настольной подставкой. Если желательно, чтобы руки были всегда свободны, предпочтение следует отдать в первую очередь нагрудному микрофону. Когда микрофон не прилагается к аудиоадаптеру, его можно купить в любом компьютерном или специализированном магазине. При этом микрофон должен иметь характеристики электрического сопротивления, подходящие к определенной модели аудиоадаптера.
При использовании программ распознавания речи, например Dragon Naturally Speaking, Via Voice от IBM, Philips FreeSpeech и др., используйте микрофон, поставляемый в коробочной версии программы или приобретите модель, рекомендуемую производителем программы. Если при распознавании голоса возникли опджделенные проблемы, запустите программу настройки микрофона. В некоторых моделях микрофонов для улучшения качества звука до- полнителыго используется батарейка; она должна быть в работоспособном состоянии.
Бывает так, что, когда вы говорите в микрофон, программа распознавания или записи речи никак не реагирует. Это может произойти по ряду причин.
■ Неправильный вход. Довольно просто ошибиться и подключить микрофон в другой вход аудиоадаптера. Чтобы этого избежать, отметьте микрофонный разъем it вход адаптера одним цветом.
Проверьте установленный уровень записи в программе микширования. Иногда этот параметр выключен, чтобы избавиться от лишних шумов.
Убедитесь в том, что микрофон включен в программе распознавания или записи речи. Щелкните на кнопке записи в программе, после чего выберите микрофон для использования или “отключите" для ответа по телефону. Для более быстрого переключения между режимами воспользуйтесь пиктограммой микрофона, размещенной в панели задач Windows.
Неисправности звуковых адаптеров
Отсутствие звука
Если ноутбук не издает ни единого звука, воспользуйтесь предлагаемыми рекомендациями.
Убедитесь, что аудиоадаптер настроен правильно, и при возникновении конфликта с другими устройствами установите необходимые параметры.
Проверьте, подключена ли акустическая система к линейному выходу или к гнезду, помеченному Speaker.
П дю верьте, подключена ли акустическая система к источнику питания. Убедитесь, что шнур питания подключен правильно.
Если используется акустическая система со встроенными усилителями, проверьте правильность подключения источника питания.
Проверьте, правильно ли настроен программный микшер. Управление многими звуковыми платами осуществляется программой-микшером, с помощью которой можно установить необходимые параметры сигналов, поступающих от различных источников, например от микрофона или проигрывателя компакт-дисков. Управлять можно как записью, так и воспроизведением. В режиме воспроизведения увеличьте общую громкость.
Воспользуйтесь установочной или диагностической пробам мой звуковой платы и проверьте правильность регулировки громкости. В такие программы обычно входят тестовые образцы воспроизводимых звуков.
В Выключите компьютер примерно на минуту, а затем вновь включите его. Возможно, такой аппаратный перезапуск (вместо нажатия кнопки сброса или комбинации клавиш <Ctrl+Ak+Del>) позволит устранить проблему.
В Если звук отсутствует в игре, убедитесь, что она совместима со звуковой платой. Например, для некоторых игр необходимо, чтобы плата использовала прерывание IRQ 7, канал DMA 1 и адрес порта ввода-вывода 220 или была совместима с Sound Blaster.
Работает только один звуковой канал
В этом случае проверьте соблюдение перечисленных ниже условий.
В Моноразъем используется в стереовыходе. Часто встречающейся ошибкой является подключение моноразъема к динамикам. Стереоразъем отличается двумя черными боковыми полосами. У моноразъема только одна полоса.
В Усиленные динамики включены. Проверьте заряд батарей или подключение адаптера переменного тока К электросети. Если каждый динамик обеспечен отдельным источником электропитания, убедитесь в их работоспособности.
В Акустическая система подключена должным образом. Во избежание путаницы используйте кабели разного цвета или со специальной маркировкой.
в Уровень громкости для обоих динамиков равноценен. Иногда для каждого динамика звук настраивается отдельно. Разделенные средства управления могут пригодиться в том случае, если один динамик располагается намного дальше от пользователя, чем другой.
В Акустическая система подключена правильно. Если колонка, кабель которой подключен в соответствующее гнездо звуковой платы, не воспроизводит звука или звук время от времени появляется при “шевелении" или перемещении штекера, следовательно, гнездо платы неисправно. Разобраться с этой проблемой отнюдь не просто; следует приобрести новую звуковую плату или взять паяльник и попытаться самостоятельно отремонтировать гнездо. Думаю, все же проще купить новую звуковую плату. Чтобы избежать возможного повреждения гнезда акустической системы, не вставляйте штекер в гнездо под углом.
Слабая громкость
Если звук слишком тихий, выясните, соблюдается ли ряд необходимых условий.
Акустическая система подключена к нужному разъему. Динамикам нужен больший уровень выходного сигнала, чем наушникам. Проверьте установленный уровень громкости в программе микширования.
Микшер настроен правильно. Отрегулируйте громкость в микшере.
Установлен не слишком низкий исходный уровень громкости. Если у аудиоадаптера есть внешний регулятор для изменения уровня громкости, расположенный на задней панели платы, убедитесь в том, что уровень пюмкости не слишком низкий.
Для работы акустической системы вполне достаточно мощности усилителей звуковой платы. Попробуйте использовать другую акустическую систему или стереоусилитель.
Треск в акустических системах
Треск может быть вызван различными причинами.
Акустическая система может быть расположена слишком близко к монитору. На нее могут воздействовать помехи со стороны монитора. Отодвиньте ее подальше. Никогда не размещайте низкочастотные усилители рядом с монитором, потому что мощные магниты усилителя могут привести к искажению изображения. Для усиления низкочастотной передачи усилитель следует размещать на полу.
Возможно возникновение проблем совместимости определенных игр и установленного аудиоадаптера. Если в игре наблюдаются искажения звука и статические шумы, которых нет в других играх, необходимо узнать у производителя, есть ли программное обновление к игре, или получить новую версию драйверов для аудиоадаптера. Если в игре используется DirectX, запустите диагностическую программу DXD1AG (Пуск^Выполнить; в текстовом окне наберите DXD1AG и щелкните на кнопке ОК); в окне программы выберите вкладку Звук. Переместите регулятор Уровень аппаратного ускорения на одно деление от значения Полное ускорение (основного) к значению Стандартное, щелкните на кнопке Сохранить все изменения и закройте программу. Снова запустите игру. Если проблемы остались, переместите тот же регулятор к значению Базовое ускорение. Этот параметр может негативным образом сказаться на других играх, поэтому не забудьте вновь переместить регулятор к значению Полное ускорение.
Неисправности дополнительного оборудования
Если возникают проблемы при воспроизведении DVD, файлов . mp3 или при использовании дополнительных разъемов SPDIF, убедитесь в следующем.
Используется нужная программа воспроизведения.
Для устройства установлен правильный уровень громкости в п]хгграмме микширования.
Кабель подключения к аудиоадаптеру не поврежден.
Глава 12
Сетевой доступ
Ноутбуки обладают широкими коммуникационными возможностями. Кроме высокоскоростных широкополосных соединений и традиционных аналоговых модемов, ноутбуки оснащаются различными устройствами беспроводной связи — модемами и сетевыми адаптерами беспроводных сетей.
Аналоговые модемы
Традиционно для доступа в Internet с помощью ноутбуков использовались аналоговые модемы. Однако в настоящее время все больше пользователей переходят к широкополосным DSL и кабельным соединениям, подключаемым к сетевому интерфейсу ноутбука. Многие отели, кафе и аэропорты предоставляют возможность доступа к сети. Кроме того, появляется все больше областей беспроводного доступа (зон '‘hotspot"). Тем не менее до сих пор одним из основных методов работы с Internet остается аналоговый модем.
Термин модем (сокращение от модулятор-демодулятор) описывает устройство, преобразующее цифровые данные в аналоговые сигналы, которые затем передаются по телефонной сети, и выполняющее обратное преобразование аналоговых сигналов в цифровые данные. Модем — асинхронное устройство. Это означает, что передаваемые данные представлю ют собой поток небольших пакетов. Принимающая система может извлекать необходимые данные из этих пакетов.
Все модемные протоколы, начиная с ITU V.34 (максимальная скорость 33,6 Кбит/с) и заканчивая стандартами ITU V.90/v.92 (56 Кбит/с), являются дуплексными. В дуплексном режиме данные передаются в обоих направлениях с одинаковой скоростью. Примером дуплексного соединения служит телефонная линия: вы можете одновременно говорить сами и слышать собеседника, В полудуплексном режиме данные также передаются в обоих направлениях, однако в разные моменты времени. Примером полудуплексного типа соединения может быть радиостанция, которая переключается пользователем с передачи на прием.
С помощью этих протоколов возможно автоматическое взаимодействие вашего модема и удаленного модема на другом конце линии. Как правило, сначала выбирается самый быстрый протокол, поддерживаемый обоими модемами, после чего определяется приемлемое сочетание скорости/протокола, работоспособное на конкретной телефонной линии во время сеанса связи.
В настоящее время ITU V.90, V.34 и семейство V.32 являются наиболее распространенными протоколами промышленного стандарта; новые модемы V.92 также поддерживают стандарт V.90.
Модемы V. 92
Со времен появления персональных компьютеров в 1970-х годах можно наблюдать постоянный рост скорости передачи данных при использовании модемов. Теперь, когда стали набирать популярность широкополосные методы подключения DSL, рост скорости пе[юдачи в модемах окончательно остановился. Последний стандарт V.92 был представлен организацией ITU (Internationa! Telecommunication Union) в июле 2000 года. Новый стандарт предоставляет минимальные улучшения по сравнению с предыдущим стандартом V.90.
Более старый стандарт V.90 поддерживал скорости передачи данных до 56 Кбит/с по стандартным телефонным линиям. В стандарте V.92 внесены следующие улучшения:
увеличена скорость передачи данных от абонента к провайдеру на 40%, максимум до 48 Кбит/с при идеальных условиях подключения;
значительно сокращено время настройки соединения;
появилась возможность перевода модема в режим паузы при получении входящего звонка по телефонной сети.
Чтобы еще больше повысить скорость передачи данных, организация ITU рекомендовала новый стандарт сжатия данных, который называется V.44 и основан на алгоритме сжатия LZJH,
разработанном в компании Hughes Network Systems. Эта технология позволяет достичь сжатия, которое на 25% превышает возможности современного стандарта V.42bis. Ожидается, что новый стандарт позволит достичь степеней сжатия до 1:6 при обычной работе в Internet. В итоге общая пропускная способность возрастет до 300 Кбит/с по сравнению с 150-200 Кбит/с в современных модемах, что позволяет существенно сократить время загрузки Web-страниц.
Большинство пользователей модемов согласятся, что фактические скорости передачи данных значительно меньше приведенных оценок и гораздо ниже, чем позволяет достичь технология DSL. Но стандарт V.92 обладает одним преимуществом — он не требует установки или модернизации оборудования на стороне поставщика услуг Internet.
Хотя широкополосные соединения являются идеальным вариантом для большинства пользователей, обычные модемы еще некоторое время будут оставаться одним из основных способов подключения к Internet во всем мире.
Благодаря широкой популярности и низкой стоимости модемы стали стандартным компонентом ноутбуков. Иногда они устанавливаются в виде обычных адаптеров mini-PCI или комбинированных, содержащих модем и сетевой адаптер Ethernet. Тем не менее большинство современных аналоговых модемов встраиваются непосредственно в системную плату ноутбука без возможности их замены.
Существуют и более старые модели ноутбуков, не оборудованных модемом. В подобном случае модем можно подключить через последовательный порт, однако более разумное решение — использование адаптера PC Card.
Модемы PC Card
Практически все современные ноутбуки оснащены встроенным модемом. Ранее единственным способом установки модема в портативный компьютер было использование адаптера PC Card или PCMCIA.
Адаптер Type II PC Card имеет толщину всего 5,5 мм (0,19 дюйма), что не позволяет разместить на нем стандартный разъем RJ-11 для подключения кабеля телефонной линии. Эта проблема была решена тремя разными способами.
Использование удлинителя. Это относительно короткий кабель с разными штекерами на концах. Один штекер предназначен для подключения к модему PC Card, второй вставляется в разъем RJ-11. Современные удлинители позволяют подключить модем непосредственно к телефонной розетке без использования дополнительного кабеля (рис. 12.1). Удлинители были достаточно популярны среди производителей модемов, в частности из-за того, что пользователи их постоянно теряли и покупали сменные удлинители по пене, доходившей до 99 долларов. На данный момент удлинители продаются по иене 10-20 долларов такими компаниями, как Computer Heaven.
Использование разъема XJACK. Этот тонкий разъем, который является разновидностью разъема RJ-11, можно выдвигать из адаптера PC Card для подключения телефонного кабеля в вертикальном положении и убирать назад, если он не нужен, для зашиты от повреждений. Единственная проблема разъема XJACK — опасность его повреждения при натяжении телефонного провода, например когда кто-то цепляется за него. Безусловно, проще заменить адаптер модема, чем ноутбук, который может просто упасть на пол.
Использование адаптера Type III. Самый простой способ подключения модема. Толщина адаптера Type III позволяет уста но вить в нем стандартные разъемы RJ-11 и RJ-45.
Несмотря на то что н большинстве современных ноутбуков устанавливаются встроенные модемы, некоторые пользователи предпочитают носить с собой запасной адаптер PC Card, особенно если такой модем обладает специальными возможностями, например способностью работать с международными телефонными сетями или поддержкой голосовых звонков. Модем PC Card имеет небольшой вес и оказывается весьма кстати, если встроенный модем выходит из строя.
Рис. 12.1. Удлинитель, используемый для подключения модема PC Card к телефонной розетке
Программные модемы (“winmodem")
Многие современные модемы на самом деле не являются модемами в полном смысле этого слова, а представляют собой лишь расширенные разъемы. Эти устройства, получившие название winmodem, взаимодействуют с программами операционной системы, которые перекладывают на нейтральный процессор задачу по обработке всех данных, обычно выполняемую самим модемом. Программные модемы обладают достойными характеристиками, так как современные процессоры легко эмулируют работу модема на скорости 5G Кбит/с. Такие модемы часто вдвое или втрое дешевле полноценных модемов, однако полностью зависят в своей работе от операиионной системы (Windows или некоторые версии Linux). Как правило, полноценный модем обладает большей производительностью и, в отличие от программного модема, может работать в операционных системах, отличных от Windows (DOS, многие версии Linux).
Внимание!
Некоторые телефонные линии могут нести угрозу повреждения модема. Во многих гостиницах и офисах используются цифровые телефонные линии РВХ, а которых применяется большее напряжение, чем в стандартных аналоговых телефонных линиях. Дополнительное напряжение требуется для обеспечения работы ряда функций, например световой индикации и жидкокристаллических экранов телефонных аппаратов. К сожалению, это напряжение может серьезно повредить модем, установленный в виде адаптера PC Card или интегрированный в системную плату портативного компьютера. Определить визуально тип телефонной линии невозможно, поскольку а аналоговьос и цифровых линиях используется разъемы HJ-11.
Чтобы избежать повреждения встроенного модема ноутбука можно приобрести тестер линии (обычно называемый Modem-Saver), который стоит около 30 долларов и подключается к настенному разъему для измерения напряжения в линии.
Специальная защита позволяет подключать модем ноутбука и к цифровой линии, однако обойдется она недешево. Компания Копехх (www.konexx.ccm) примерно за 130долларов продает устройство, подключаемое к разьему телефонной сети и защищающее модем от опасного напряжения цифровой линии.
Беспроводные модемы
Традиционные модемы, безусловно, необходимые устройства, однако они “привязывают" пользователя ноутбука к телефонной розетке. Адаптер беспроводной локальной сети увеличивает длину связи до нескольких десятков метров, однако подобные беспроводные сети пока не получили широкого распространения. Тем не менее есть еще один способ получения доступа к Internet — беспроводные модемы.
Существует три способа подключения беспроводного модема к ноутбуку. Первый предполагает использование сотового модема в виде адаптера PC Card. Сотовый модем, как следует из названия, использует распространенные сети сотовой связи и работает там же, где и мобильные (сотовые) телефоны. Второй подход состоит в применении в качестве модема непосредственного сотового телефона. Третий — использование в качестве модема спутникового телефона — понадобится для тех, кто часто оказывается за пределами досягаемости сигнала базовых станций сотовых сетей.
Обратите внимание, что все беспроводные модемы обладают значительно меньшей скоростью передачи данных, чем их проводные варианты. Первые беспроводные модемы обеспечивали скорость работы не более 14,4 Кбит/с.
В настоящее время все большее распространение получают сотовые сети третьего поколения (3G). Сети первого поколения были аналоговыми и назывались AMPS (Advanced Mobile Phone System). Второе поколение — цифровые сети — основано на использовании таких технологий, какТ0МА,С0МЛи65М. Новая технология 3G поддерживает высокоскоростную передачу данных до 2 Мбит/с, хотя реальная скорость в большинстве случаев составляет 384 Кбит/с. Тем не менее большинство современных сотовых сетей 2.5G (в частности, основанных на технологиях EDGE и GPRS) поддерживают передачу данных на скорости 128 или 56 Кбит/с, что является очень неплохим показателем.
Сети с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов
Большинство беспроводных модемов устанавливают соединение двумя способами. Первый основан на принципе коммутации каналов, идентичном традиционному коммутируемому подключению проводного модема. Пользователь устанавливает соединение с удаленным узлом, взаимодействует с ним некоторое время и отключается после завершения работы.
Второй способ основан на коммутации пакетов. Беспроводный модем всегда подключен к удаленному узлу, подобно тому как домашний ПК подключен к Internet посредством модема DSL или кабельного модема. При этом данные пересылаются в виде пакетов.
Выбор конкретного способа подключения зависит от типа передаваемых данных и метода тарификации подключения. Соединения с коммутацией каналов обычно тарифицируются поминутно, а соединения с коммутацией пакетов — в зависимости от объема передаваемых данных. Если сотовый оператор берет небольшую плату за голосовые подключения или пользователь планирует лишь изредка подключаться к Internet, соединение с коммутацией каналов оказывается самым подходящим вариантом. Однако, если оператор предлагает недорогие тарифы на объем передаваемых/получаемых данных и пользователь намерен подключаться к Internet несколько раз в день, следует подумать о подключении с коммутацией пакетов.
Беспроводные модемы в виде адаптера PC Card
Как и в случае других периферийных устройств ноутбука, лучшим методом реализации беспроводного модема является адаптер PC Card. Оригинальные беспроводные модемы PC Card представляли собой два адаптера. Например, модем Sierra Wireless AirCard, выпущенный в 1997 году, состоял из двух адаптеров Туре П. Один являлся стандартным модемом, а второй — сотовым адаптером. В 1999 году компания Sierra Wireless смогла сократить размер модема до одного адаптера Type II, предназначенного для наладонных компьютеров под управлением Windows СЕ, а позднее и портативных компьютеров. С развертыванием сотовых сетей стандартов 2.5G и 3G беспроводные модемы начали использовать новые возможности для достижения более высокой скорости передачи данных. Один из современных беспро-
водных модемов, Sierra Windows AirCard 750, показан на рис. 12.2. Это устройство обеспечивает скорость передачи данных до 56 Кбит/с (если такая скорость поддерживается сотовым оператором). При подключении наушников и микрофона модем может работать в качестве сотового телефона.
Рис. 12.2. Модем Wireless AirCard 750, поддерживающий работу в сетях T-Mobile на базе стандарта GSM
Преимуществом сотового модема PC Card является относительная простота использования. Нет проводов, внешних компонентов или удлинителей. Единственным видимым признаком модема является гибкая антенна, выступающая из корпуса адаптера PC Card.
Некоторые сотовые модемы PC Card обладают способностью работать с голосовыми данными. С помощью такого модема, встроенных динамиков и микрофона ноутбук можно использовать в качестве мобильного телефона.
Подключение модема к сотовому телефону
Некоторые модемы для ноутбуков могут подключаться как к сотовому телефону, гак и к стандартной телефонной линии. К сожалению, большинство модемов не поддерживают работу с сотовыми линиями связи, поэтому часто приходится приобретать специальный сотовый модем в виде адаптера PC Card. Компания ЗСош и ряд других производят модемы, поддерживающие работу с популярными сотовыми телефонами стандартов AMPS и GSM Большинством таких модемов используется протокол Microcom MNP10EC, который проектировался для преобразования сигнала согласно характеристикам, принятым в сотовых сетях. Даже учитывая стоимость модема, поддерживающего работу в сотовых сетях, и специального кабеля для подключения сотового телефона к модему, это решение эффективно с точки зрения стоимости, так как требует только одной учетной записи у оператора мобильной связи.
Использование сотового телефона в качестве беспроводного модема
Большинство современных сотовых телефонов обладают встроенным сотовым модемом, который применяется для доступа к специальным Web-узлам. Например, телефон Audiovox (рис. 12.3) поддерживает максимальную скорость передачи данных 256 Кбит/с (в зависимости от сотовой системы, в которой работает телефон). Обычно в сетях с коммутацией пакетов скорость достигает 128 Кбит/с и выше, а в сетях с коммутацией каналов — 14,4 Кбит/с.
Это самый эффективный с точки зрения стоимости подход, поскольку сотовый телефон применяется и как телефон, и как модем. Телефон подключается к компьютеру с помошью USB-кабеля, инфракрасного или Bluetooth-соединения. Эти же соединения применяются для передачи календарной информации и телефонной книги с телефона на ноутбук.
Замечание
Обратите внимание, что не все сотовые телефоны могут работать в качестве сотовых модемов. Перед приобретением сотового телефона проверьте поддержку им функции модема.
Рис. 12.3. Сотовый телефон Audiovox CDM8300 Tri-Mode Digital CDMA2000 IX, обладающий встроенным сотовым модемом и поддерживающий подключение к портативному компьютеруРис. 12.3. Сотовый телефон Audiovox CDM8300 Tri-Mode Digital CDMA2000 IX, обладающий встроенным сотовым модемом и поддерживающий подключение к портативному компьютеру
Рис. 12.3. Сотовый телефон Audiovox CDM8300 Tri-Mode Digital CDMA2000 IX, обладающий встроенным сотовым модемом и поддерживающий подключение к портативному компьютеру
Рис. 12.3. Сотовый телефон Audiovox CDM8300 Tri-Mode Digital CDMA2000 IX, обладающий встроенным сотовым модемом и поддерживающий подключение к портативному компьютеру
Использование спутникового телефона в качестве беспроводного модема
Пользователи портативных компьютеров, которые работают за пределами покрытия сотовых сетей, могут использовать спутниковый телефон, например один из тех, которые продаются компанией GlobalStar. Как и в случае сотовых телефонов, некоторые спутниковые телефоны могут быть подключены к портативному компьютеру и работать в качестве спутникового модема. Обратите внимание, что такая степень свободы имеет свою цену и один мегабайт принятой/переданной информации стоит недешево. Максимальная скорость передачи данных при таком подключении составляет 56 Кбит/с и выше.
Типы сотовых систем
В США, как и во многих других странах, используется несколько типов цифровых сотовых систем. Каждая система обладает своими достоинствами и недостатками при работе с голосовыми соединениями и соединениями передачи данных. В табл. 12.1 представлены основные технологии сотовых сетей трех поколений.
501501Типы сотовых систем
501
501
Таблица 12.1. Поколения сотовых сетей
Сотовая технология второго поколения (2G)
Сотовая технология поколения U2.5G"
Сотовая технология третьего поколения (3G)
CDMA
1XHTT
ЗХНП (CDMA20C0}
GSM
GPRS. EDGE
WCDMA
TDMA
EDGE
WCDMA
Далее описаны некоторые виды сотовых систем.
CDPD (Cellular Digital Packet Data). Одна из первых технологий, предназначенных для передачи цифровой информации поверх голосовых данных. Система CDPD работает посредством добавления небольших пакетов цифровых данных в неиспользованные интервалы аналоговых голосовых каналов в сотовых сетях. Технология CDPD используется в основном крупными корпорациями и общественными организациями для отправки небольших объемов текстовой информации. Максимальная скорость передачи данных при этом не превышает 19,2 Кбит/с. В США эту услугу предоставляют операторы AT&T Wireless и Verizon Wireless.
CDMA (Code Division Multiple Access). Самая популярная сотовая технология в США, используется на традиционной частоте 800 и 1900 МГц. Данная технология также широко используется и вне США. В контексте передачи данных технология CDMA ограничена скоростью 14,4 Кбит/с. Постепенно сети CDMA модернизируются для использования технологии коммутации пакетов, что позволяет достигать скорости передачи данных в 64-384 Кбит/с. Основными операторами, использующими технологию CDMA, являются Verizon Wireless и Sprint PCS.
CDMA200O Торговая марка для сотовых сетей стандарта 3xRTT.
IXRTT. Промежуточный эволюционный шаг в сотовых сетях CDMA. Сети IXRTT поддерживают передачу данных на скорости до 153 Кбит/с. Многие системы IXRTT уже преобразованы в сети 3XRTT (CDMA2000).
3XRTT. Сотовые сети третьего поколения, которые проектировались для развития сетей CDMA. Максимальная скорость передачи данных составляет 307 Кбит/с. Эта технология известна под торговой маркой CDMA2000.
TDMA (Time Division Multiple Access). Возможно, самая старая технология цифровых сотовых сетей в США. Скорость передачи данных в традиционных сетях ТОМА составляет 9,6 Кбит/с. Технология пакетной коммутации позволяет увеличить быстродействие до 384 Кбит/с. Компания AT&T является основным поставщиком устройств на базе TDMA.
GSM (Global System for Mobile Communications). Стандарт сотовых сетей Европы (в частности, России и Украины) и некоторых других стран. В США рыночная доля этого стандарта также продолжает расти. Первоначальная скорость передачи данных составляла 9,6 Кбит/с. Новые системы третьего поколения, основанные на EDGE или GPRS, позволяют достигать скорости передачи данных до 384 Кбит/с. В США основным поставщиком устройств GSM является компания T-Mobile.
GPRS (General Packet Radio System). Технология модернизации систем GSM. Типичное устройство GPRS, например Sierra Wireless AirCard 750, обладает теоретической максимальной пропускной способностью 83 Кбит/с, но фактическое быстродействие составляет 30-56 Кбит/с. Следующим шагом развития таких сотовых сетей является технология EDGE.
EDGE (Enhanced Data for GSM Efficiency). Технология модернизации систем GPRS и TDMA. Обеспечивает пиковую пропускную способность в 384 Кбит/с. Следующим шагом в развитии EDGE-сетей является технология WCDMA.
WCDMA (Wideband CDMA). Последний уровень развития современных сотовых сетей GSM и TDMA. Поддержка средней (а не максимально возможной, в отличие от EDGE) скорости передачи данных в 384 Кбит/с.
Сетевые подключения
С развитием локальных сетей в офисах и домах, а также широкополосного Internet- доступа и появлением беспроводных точек доступа Wi-Fi большинство пользователей портативных компьютеров стремятся получить максимально возможную скорость передачи данных на время всей работы с локальной сетью и Internet. Су шествует два метода подключения ноутбуков — проводные и беспроводные.
Проводные локальные сети
Доступ к сети поддерживается всеми современными компьютерами, поэтому большинство компьютерных систем, включая ноутбуки, поставляются вместе с сетевым адаптером того или иного типа. Сетевой адаптер необходим для подключения к офисной локальной сети или к домашнему широкополосному модему (DSL или кабельному модему). Единственной проблемой является выбор конкретной модели.
Старые модели портативных компьютеров было сложно подключить к сети, и пользователям приходилось переносить небольшие внешние адаптеры, подключаемые к параллельному порту компьютера. Позднее сетевые адаптеры стали поставляться в виде адаптеров PCMCIA. После появления шины rnini-PCI (разновидность шины PCI, предназначенная для портативных компьютеров) были представлены и сетевые адаптеры, поддерживающие этот интерфейс. Некоторое время ноутбуки продавались с изначально встроенными адаптерами rnini-PCI, которые содержали сетевой адаптер и модем. Уменьшение размера и стоимости микросхем сетевых интерфейсов, а также превращение сетевого интерфейса в жизненно важную функцию портативного компьютера привело к тому, что производители ноутбуков стали интегрировать сетевой адаптер в системную плату.
Технология 1OBASE-T
Не так давно самым распространенным типом сетевых адаптеров был 10BASE-T Ethernet. Адаптер получил свое название из-за максимальной теоретической пропускной способности в 10 Мбит/с, использования технологии узкополосной передачи и кабеля "витая пара" (отсюда буква “Т” в названии технологии: от английского словосочетания twisted pair — витая пара). По сравненное коаксиальными и оптическими кабелями, витая пара подключалась к адаптерам и маршрутизаторам с помощью разъемов RJ-45, представляющих собой более крупные по размеру версии стандартных разъемов для телефонных сетей 1^-11. Со снижением стоимости более производительных интерфейсов 10/1 OOBASЕ-Т производство адаптеров 10BASE-T было прекращено. Тем не менее эти адаптеры все еще используются. Обратите внимание, что их реальная пропускная способность намного меньше теоретического максимума. Реальная скорость зависит от качества монтажа сети. В среднем быстродействие сети 10BASE-T составляет б Мбит/с.
Технология 1O/1OOBASE-T
Самым распространенным сетевым интерфейсом из представленных в настоящее время на рынке является 10/100BASE-T. Этот адаптер поддерживает работу как в сетях с быстро действием 10 Мбит/с, так и в сетях со скоростью передачи данных в 100 Мбит/с. В обоих случаях используются одинаковые кабели и разъемы. Реальное быстродействие сети 100BASE-T несколько меньше ее теоретического максимума в 100 Мбит/с.
Технология 10/100/100OBASE-T
Сетевой интерфейс 10/100/100OBASE-T предназначен для работы в сетях Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с), а также в старых сетях со скоростью передачи данных 10 и 100 Мбит/с. Как и при использовании других сетевых интерфейсов, фактическая скорость
передачи оказывается меньше теоретического максимума. В настоящее время адаптеры 10/100/ 1000ВASE-T для настольных ПК стоят всего на 10 долларов больше, чем адаптеры 10/100BASE-Т. Аналогичный адаптер для ноутбука можно приобрести в виде платы PC Card. Многие компании, например Dell, продают портативные компьютеры с интерфейсом 10/100/1000 BASE-Т, интегрированным в системную плату. Со снижением цен такие интерфейсы будут заменять интерфейсы 10/100BASE-T как в настольных, так и в портативных компьютерах.
Беспроводные локальные сети
Проводные локальные сети имеют огромное значение как для настольных компьютеров, так и для ноутбуков. Однако с nci го л кованием проводных сетей ноутбуки лишаются главного преимущества — портативности. К счастью, беспроводные локальные сети позволяют получать высокоскоростной доступ к сети с сохранением мобильности портативных систем.
Стандарты 802.11
Различными подкомитетами группы 802.11 организации IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) было разработано несколько стандартов беспроводных локальных сетей.
Стандарт 802.11Ь
Самый популярный стандарт беспроводных локальных сетей известен под названием 802.11b. Консорциум производителей Wi-Fi Alliance представил программу совместимости со стандартом 802.11b. Многие, но не все продукты, совместимые со стандартом 802.11b. сертифицированы Wi-Fi Alliance. Тем не менее термин Wi-Fi используется для описания стандарта 802.11b в целом. Однако название Wi-Fi должно использоваться только для обозначения устройств, прошедших соответствующую сертификацию.
Стандарт 802.11b определяет максимальную теоретическую пропускную способность в 11 Мбит/с (или 1,375 Мбайт/с). Фактическая скорость зависит от сетевого окружения. Некоторые исследования показывают, что максимальная скорость в идеальных условиях достигает 6 Мбит/с. Для передачи используется частота 2.4 ГГц, не требующая лицензирования в США, Некоторые производители заявляют дальность работы устройств 802.11b, равную 90 метрам. Однако следует подчеркнуть, что с увеличением расстояния пропускная способность соединения падает. В обычной офисной среде можно ожидать эффективной работы на расстоянии 25 метров. Это расстояние может еще больше сократиться в зависимости от материалов, используемых для строительства здания. Толстые бетонные стены значительно сокращают расстояние работы оборудования, а открытое пространство — увеличивает. Например, если положить портативный компьютер на подоконник, то вполне возможно, что установить связь с портативным компьютером, находящимся на другой стороне узкой улицы, будет гораздо проще, чем с компьютерами в локальной сети собственного офиса.
В беспроводных сетях 802.11b используется два типа оборудования: клиентские умы, которые обычно выполнены в виде адаптеров PC Card (рис. 12.4) или адаптеров mini-PCl, устанавливаемых внутри корпуса ноутбука, и точки доступа, представляющие собой мосты между беспроводной сетью и традиционной проводной сетью. Беспроводные сети 802.11b могут быть одноранговыми (связь осуществляется только между клиентскими узлами) и структурированными (сеть состоит из клиентских узлов и точек доступа).
Многие гостиницы, залы ожидания в аэропортах и кафе оборудовали точки доступа беспроводных сетей 802.11Ь для обеспечения удобства клиентов с ноутбуками. Такие зоны с беспроводным доступом к широкополосным сетям называются hotspot.
Клиентские узлы оснащаются антеннами двух типов. Адаптеры PC Card обладают небольшим внешним основанием, содержащим антенну, которая выступает из разъема PC Card. Многие современные ноутбуки оснащены антенной, размешенной вокруг экрана. Такая конструкция более устойчива к нагрузкам.
Стандарт 802.11а
Работа над стандартом беспроводных локальных сетей 802.11а началась раньше, чем над популярным стандартом 11b, поскольку стандарт 11b требовал внесения минимальных изменений в уже существующее оборудование для работы в беспроводных сетях на частоте 2,4 ГГц, производители смогли достаточно быстро разработать оборудование для стандарта 11b. С другой стороны, стандарт 11а требовал нового и более дорогого оборудования для работы в редко используемом высокочастотном диапазоне. Таким образом, стандарт 11b вышел на рынок первым и стал исключительно популярным. Однако разработчики стандарта 802.11а воспользовались дополнительным временем на развитие своего детища. Стандарт 802.11а поддерживает максимальную теоретическую пропускную способность в 54 Мбит/с, что примерно в пять раз превышает возможности стандарта 802.11b. Так как стандарт 802.11а предполагает использование более высокой частоты (5 ГГц), сигналы обладают меньшей способностью проникать сквозь стены. К сожалению, эти стандарты беспроводных локальных сетей не совместимы друг с другом.
На рис. 12.5 показан типичный адаптер 802.11а CardBus. Кроме реализации скорости передачи данных в 54 Мбит/с, адаптер поддерживает специальный режим, который, по утверждениям компании, обеспечивает передачу данных со скоростью 72 Мбит/с. Помимо того, адаптер поддерживает технологии шифрования WEP (Wired Equivalent Privacy) и Dynamic Key Exchange, а также обладает разрядностью 152 бит.
Рис. 12.5. Высокоскоростной адаптер D-Link Ai г Pro DWL-A650 CardBus, работающий в диапазоне 5 ГГц в соответствии со стандартом 802.11а и поддерживающий максимальную теоретическую пропускную способность 54 Мбит/сРис. 12.5. Высокоскоростной адаптер D-Link Ai г Pro DWL-A650 CardBus, работающий в диапазоне 5 ГГц в соответствии со стандартом 802.11а и поддерживающий максимальную теоретическую пропускную способность 54 Мбит/с
Рис. 12.5. Высокоскоростной адаптер D-Link Ai г Pro DWL-A650 CardBus, работающий в диапазоне 5 ГГц в соответствии со стандартом 802.11а и поддерживающий максимальную теоретическую пропускную способность 54 Мбит/с
Рис. 12.5. Высокоскоростной адаптер D-Link Ai г Pro DWL-A650 CardBus, работающий в диапазоне 5 ГГц в соответствии со стандартом 802.11а и поддерживающий максимальную теоретическую пропускную способность 54 Мбит/с
Рис. 12.4. Сетевой адаптер Netgear МА401 802.11b Wireless PC Card, поддерживающий работу с оборудованием Wi-Fi на максимальной теоретической скорости 11 Мбит/с
Многие корпоративные системные администраторы предпочитают использовать стандарт 802.11а из-за его высокой пропускной способности и поддержки большего количества пользователей. Согласно спецификациям, более медленный стандарт 802.11b поддерживает И каналов, но из-за перекрытия частот фактически доступны лишь три канала (1,6 и 11). С другой стороны, стандарт 802.11а предоставляет восемь каналов. Большинство существующих точек доступа поддержи на ют стандарт 802.11b. В последнее время появились адаптеры PCMCIA CardBus и mini-PCI, поддерживающие оба типа сетей ■ - 802.11а и 802.11b. Обратите внимание, что в беспроводных сетях несовместимых стандартов используются различные типы антенн. Для обеспечения работы комбинированных адаптеров, поддерживающих работу со стандартами 802.11а/11Ь, производитель должен оборудовать компьютер двумя антеннами.
Стандарт 802.11g
Стандарт 802.11g является неким компромиссом между стандартами На и 11Ь. Первоначальная спецификация этого стандарта оговаривала скорость, в два раза превышающую скорость стандарта 802.11Ь, при сохранении обратной совместимости с ним. Хотя этот стандарт и не обеспечивает быстродействия 802.11а, ему удалось избежать проблем с совместимостью.
Стандарт 802.11g использует тот же диапазон частот (2,4 ГГц), что и стандарт 802.11b, и работает примерно на таком же расстоянии. Данный стандарт медленно, но уверенно набирает популярность. Со временем стандарт 802.11g должен вытеснить с рынка стандарт 802,11b. Кроме того, уже появились комбинированные адаптеры lla/llg. В настоящее время ведется разработка более быстродействующей версии стандарта 802.11g.
Стандарт 54g
Компания Broadcom, поставляющая наборы микросхем для производителей беспроводных сетевых адаптеров, объявила о модификации стандарта 801.11g с повышением его быстродействия. Новый вариант стандарта 54g предоставляет максимальную теоретическую пропускную способность 54 Мбит/с, как и стандарт 802.11 а. Таким образом, оборудование 54g предоставляет скорость стандарта Паи остается совместимым с точками доступа 1 Их Но следует отметить, что адаптеры 54g используют тот же "тесный" частотный диапазон, который задействован множеством беспроводных сетей стандарта 11Ь, не говоря уже о беспроводных телефонах и микроволновых печах. Дополнительная информация представлена на Web-узле по адресу: www. 54д. сот.
На рис. 12.6 показан типичный адаптер 54g для портативного компьютера. Обратите внимание на металлическую оболочку слева с небольшими углублениями, которые являются признаком высокоскоростного адаптера CardBus PCMCIA. Для работы этого адаптера беспроводной локальной сети требуется шина CardBus. Справа находится отсек антенны, который может выдвигаться из портативного компьютера.
Рис. 12.6. Адаптер Wirdcss-G компании Linksys, совместимый со стандартами 802.11Ь и 802.11g
Wi-Fi Alliance
Как уже отмечалось, организация Wi-Fi Alliance была создана производителями оборудования беспроводных локальных сетей для сертификации устройств на их совместимость со стандартом 802.11b. Все продукты, имеющие сертификат Wi-Fi, совместимы со стандартом 802.11b, однако не все продукты, соответствующие стандарту 802.11b, имеют сертификат Wi-Fi. Поскольку аббревиатуру Wi-Fi легче запомнить, ее часто используют вместо названия стандарта 802.11Ь, хотя это и не верно с формальной точки зрения,
Wl-Fi5 Alliance
Как и в ситуации с Wi-Fi Alliance и 802.11b, для стандарта 802.11а был организован такой же сертификационный орган, названный Wi-Fi5. Цифра 5 указывает на использование радиочастотного диапазона 5 ГГц, как в стандарте 11а. В отличие от Wi-Fi, термин Wi-Fi5 не стал синонимом 802.11а.
Стандарт Bluetooth
Основной особенностью ноутбуков и сотовых телефонов является их неограниченная портативность. Теоретически эти устройства вообще могут обходиться без кабелей. Но фактически даже мобильные устройства ограничены собственными кабелями. Например, может потребоваться кабель для подключения портативного компьютера к сотовому телефону или для подключения телефона к наушникам и микрофону.
Шведский электронный гигант Ericsson решил избавиться от подобных кабелей, предложив стандарт персональной беспроводной сети, который был назван Bluetooth ("синий зуб"). Стланное название стандарта происходит от имени датского короля викингов Гарольда Синезубого, который жил тысячу лет назад и, судя по всему, порадовал бы современных дантистов.
Стандарт Bluetooth поддерживает связь на достаточно коротком расстоянии (около 5 метров) и обладает эффективной пропускной способностью (около 1 Мбит/с). Обладая такими характеристиками, стандарт Bluetooth никогда не сможет соревноваться со стандартами беспроводных локальных сетей 802.1 1.т, но перед ним и не ставятся такие задачи. Стандарт предназначен для создания небольшой персональной сети между различными устройствами одного пользователя.
После появления первой версии спецификации Bluetooth возникли многочисленные проблемы совместимости различных устройств, что привело к выпуску спецификации версии 1.1. В настоящее время лишь некоторые ноутбуки оснащены соответствующим адаптером Bluetooth, однако его можно без проблем установить с помощью адаптера PC Card. На волне популярности данного стандарта в настоящее время разрабатывается новая версия 2.0, которая должна решить ряд проблем Bluetooth — малое быстродействие и расстояние эффективной работы. Мобильные телефоны с поддержкой Bluetooth часто используются пользователями ноутбуков для получения доступа в internet.
Подключение к Internet в дороге
После приобретения необходимого программного и аппаратного обеспечения становятся доступными несколько способов подключения к internet (или другим компьютерам). В этом разделе рассматриваются методы организации таких подключений.
Как уже отмечалось, существует два основных способа подключения: п]юводное и беспроводное, Проводные подключения обычно предоставляют большую скорость и надежность, однако им на пятки наступают более удобные беспроводные сети.
Высокоскоростные подключения в гостиницах
Самым быстрым методом подключения к Internet является подключение сетевого адаптера компьютера к локальной сеги с выходом в Internet. Такие локальные сети обычно присутствуют в удаленных офисах, в залах ожидания первого класса в аэропортах, а также в некоторых кафе. Самым вероятным местом, где путешествующий пользователь может найти высокоскоростное
подключение, является номер гостиницы. На Web-узле www.wiredhotels.com приводится список гостиниц с быстрыми каналами связи, а также краткое описание предоставляемых услуг. На данный момент в списке присутствует около 4000 гостиниц.
При резервировании номера проверьте наличие номеров с возможностью подключения к Internet. Оказавшись в номере, проверьте работоспособность подключения. Если подключение отсутствует или работает неправильно, попросите администрацию гостиницы предоставить вам другую комнату С работающим подключением.
DHCP — подойдет любой адрес
Прежде чем подключиться к локальной сети гостиницы или любой другой сети, поддерживающей работу с протоколом TCP/IP, убедитесь, что сетевой адаптер портативного компьютера настроен соответствующим образом. Особое внимание следует обратить на установку IP-адреса. Этот адрес состоит из четырех чисел в диапазоне от 0 до 255, разделенных точкой (например, 192.168.0.1).
Требования к использованию корректного IP-адреса обеспечивают дополнительный уровень безопасности в корпоративных локальных сетях, но это приводит к лишней нагрузке на службу технической поддержки и проблемам при работе в локальных сетях гостиниц. Для решения этой проблемы используется сервер DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Такой сервер автоматически выдает корректный IP-адрес любому компьютеру, подключаемому в локальную сеть.
Как настроить автоматическую установку IP-адреса
Большинство портативных компьютеров по умолчанию настраиваются как клиенты DHCP, т.е. будут использовать любой адрес, назначенный сервером DHCP. Но если портативный компьютер настроен на использование определенного IP-адреса из диапазона корпоративной локальной сети, придется внести изменения в конфигурацию системы.
Откройте Панель управления (Control Panel) в операционной системе Windows. (В Windows ХР выберите команду Пуск о Панель управления (Starts Control Panel). В остальных версиях Windows выберите команду Пу ск=> На стройка^Панель управления (StartoSettings^Control Panel)).
Дважды щелкиите на п и ктограмме Сеть (Netwo rk) и л и Сетевые поключени я (Network Connections) (в Windows ХР выберите команду Сервис^ Свойства папки и затем переключатель Использовать обычные папки Windows).
Щелкните правой кнопкой мыши на пиктограмме, соответствующей сетевому адаптеру портативного компьютера. Обычно адаптеру соответствует пиктограмма Подключение по локальной сети {Local Area Connection). Выберите команду Свойства (Properties) из появившегося контекстного меню.
Выберите опцию Протокол Интернета (TCP/IP) (Internet Protocol (TCP/IP)) из списка и щелкните на кнопке Свойства (Properties).
Если в соответствующих полях указаны фиксированный IP-адрес и маска подсети (рис. 12.7), запишите их. Эта информация потребуется для восстановления свойств подключения.
Выберите переключатель Получить IP-адрес автоматически (Obtain ап IP Address Automatically).
Щелкните на кнопке ОК.
По возвращении в офис придется вернуть старую конфигурацию сетевого адаптера. Для этого понадобится выбрать переключатель Использовать следующий IP-адрес (Use This IP Address) и ввести IP-адрес и маску подсети, записанные ранее.
Рис. 12.7. Свойства протокола TCP/IP для подключения к локальной сети в Windows ХР
STSN
Компания STSN (www.stsn.com) специализируется в предоставлении высокоскоростного доступа к Internet в гостиницах. Сотрудничающие с компанией STSN гостиницы оборудуют специальным сетевым устройством каждый номер (рис. 12.8). Пользователям остается подключить ноутбук кабелем USB или Ethernet к этому устройству и включить питание компьютера, после чего достаточно запустить Internet Explorer или любой другой обозреватель. Доступ к Internet будет осуществляться по линии Т1 или DSL-каналу гостиницы. Если портативный компьютер не оборудован сетевым адаптером, можно воспользоваться модемом. Компания STSN защищает брандмауэром сеть каждого номера, а также обеспечивает печать документов на сетевом принтере в приемной гостиницы.
Рис. 12.8. Модуль подключения, используемый компанией STSN для предоставления высокоскоростного доступа в гостиницах
За доступ к сети в таких гостиницах берется посуточная оплата. Обычно суточный доступ стоит 9,95 долларов. Кроме того, некоторые гостиницы предоставляют возможность понедельной оплаты.
Использование беспроводных точек доступа
Большинство беспроводных сеансов связи осуществляется с помощью беспроводных локальных сетей. Такие сети обеспечивают скорость передачи данных, сопоставимую со скоростью проводных локальных сетей, но при этом не ограничивают мобильность портативных компьютеров. Беспроводных локальных сетей становится все больше, стоимость доступа уменьшается, а скорость передачи данных продолжает расти.
Обычно беспроводные локальные сети находятся в частной собственности и предназначены для использования персоналом определенной фирмы или жителями определенного дома. Но некоторые заведения начали предлагать доступ к открытым беспроводным локальным сетям. Пользователь портативного компьютера может оставаться подключенным к Internet, переходя от одной точки доступа к другой.
Поиск точек доступа
Хотя количество точек доступа продолжает расти, их поиск может оказаться крайне сложным. Следующие Web-узлы содержат каталоги точек доступа:
www.80211hotspots.com,-
www .hotspot-locations . сот,-
www. intel.сот/support/notebook/botspots/provider.htm;
■ www.wifinder.com.
Новые точки доступа появляются практически каждый день, поэтому любому Internet- каталогу сложно следить за всеми изменениями. Web-узел компании Intel содержит наиболее полный список точек доступа.
Большинство точек доступа являются платной услугой С почасовой, посуточной или помесячной оплатой. Некоторые коммерческие точки доступа предоставляют бесплатное обслуживание за счет использования других услуг. Например, некоторые рестораны сети MacDonald's стали предоставлять бесплатный час доступа к Internet тем клиентам, которые заказали определенный набор блюд. Ряд компаний создают сети точек доступа по всей стране. Тем не менее пока еще ни одна из компаний, предоставляющих доступ к беспроводным сетям, не заняла доминирующей позиции на рынке, следовательно, некоторым пользователям может потребоваться заключить контракты па обслуживание с несколькими компаниями. Компания Intel приводит список поставщиков услуг беспроводной связи на Web-узле по адресу: www.intel.com/support/notebook/hotspots/provider.htm. Вот короткий список поставщиков:
www.boingo.com,-
www.cafe.com,-
www.hotspotzz.com,-
www.peekaboo-wireless.com,-
www.stayonline.net;
www.surfandsip.com;
www.tmobile.com;
www.wayport.com.
Web-узел Boingo содержит информацию о бесплатных точках доступа. Компания Т-Mobile предоставляет доступ к беспроводным сетям в большинстве кафе сети Starbucks, расположение которых можно выяснить на Web-узле T-Mobile.
Указанные выше сведения относятся к США. Для поиска точек доступа в России и других странах стоит воспользоваться популярными поисковыми системами, такими, как www.ya. ru, www .google. com и др.
Поиск бесплатных точек доступа
Одной из лучших особенностей беспроводных сетей является то. что некоторые из них бесплатны. Ряд заведений пре достав л а ют бесплатный доступ в расчете на получение прибыли другими способами (например, за счет приобретения дополнительных блюд в ресторане). Иногда доступ предоставляется полностью из альтруистических побуждений. Однако найти такие заведения не так-то просто.
На Web-узле компании Boingo показано расположение ее собственных коммерческих точек доступа, а также нескольких бесплатных точек доступа. Некоторые Web-узлы специализируются в предоставлении информации о бесплатных точках доступа, например:
www.wififreespot.com;
www.nycwireless.net.
Бесплатные точки доступа появляются и исчезают слишком часто, чтобы в каталогах могла содержаться самая свежая информация. Поэтому пользователи пытаются искать бесплатные точки доступа самостоятельно. Использование специального программного обеспечения позволяет портативному компьютеру обнаруживать и определять любую беспроводную локальную сеть в пределах радиуса действия приемника. Одна из версий такого программного обеспечения предоставляется для загрузки на Web-узле компании Boingo. Это программное обеспечение определяет любую беспроводную локальную сеть в пределах радиуса действия, записывая код SSID (service set identification), тип точки доступа и, если не настроена защита, идентификационный номер или М А С-адрес точки доступа. Кроме тога, программное обеспечение определяет наличие зашиты в виде шифрования. Если точка доступа не защищена шифрованием и имеет универсальный или стандартный идентификатор SSID (например, FREEACCESS), некоторые пользователи воспринимают это как приглашение к свободному доступу и используют предоставленный высокоскоростной канал.
Перемещение в автомобиле с включенным портативным компьютером для поиска беспроводных локальных сетей называется гуяг drimng. Учтите, что факт подключения к чужой беспроводной сети без разрешения может быть признан незаконным. При настройке собственной беспроводной локальной сети помните о возможности несанкционированного доступа к ней и о необходимости использования всех доступных механизмов защиты. Web-узел www.wifimaps.com публикует карта беспроводных локальных сетей, большая часть которых определена с помощью метода "war driving" (рис. 12.9). Небольшие треугольники обозначают наличие беспроводной локальной сети. В большинстве случаев указывается код SSID для сети. На карте показано несколько кварталов в цент]>е Нью-Йорка. Глядя на карту, можно понять, насколько просто найти и идентифицировать беспроводную локальную сеть.
Подключение к точке доступа
Первое, что необходимо сделать, — это определить расстояние до точки доступа. Большинство адаптертв беспроводной локальной сети поставляются вместе с программой, демонстрирующей силу сигнала. Обычно уровень сигнал отображается в виде зеленой пиктограммы того или иного типа.
Попав в радиус действия точки доступа, на портативном компьютере необходимо настроить правильный ГР-адрес. Большинство беспроводных сетей назначают IP-адреса автоматически.
Наконец, сетевому адаптеру нужно будет сообщить правильный код SSID. Конкретные действия по настройке этого кода зависят от типа адаптера. Обратитесь к документации адаптера, предоставленной производителем. Обратите внимание, что некоторые производители вместо SSTD используют термин ESSID.
Рис. 12.9. Пример карты беспроводных локальных сетей, составленной на Web-узле www.wiflmaps.com
Сотовые модемы
Если портативный компьютер находится за пределами зоны действия беспроводной локальной сети, но требуется установить беспроводное соединение, одним из простых и недорогих способов является использование сотового модема. Сегодня многие имеют сотовые телефоны, а все новые модели телефонов могут работать в роли сотового модема. Ранее в главе уже упоминалось, что подключение с помощью сотового модема в GSM-сети может быть раздражающе медленным (совсем другое дело — использование технологий GPRS или EDGE).
Для установки сотового подключения необходимо находиться в зоне уверенного приема. Проще всего воспользоваться индикатором уровня сигнала на экране сотового телефона.
После получения сигнала следует подключить телефон к портативному компьютеру с помощью кабеля USB, инфракрасного (IrDA) или Bluetooth-соединения.
Следующий этап зависит от конкретной модели сотового телефона. В некоторых случаях сотовый телефон воспринимается Windows как обычный модем. В других случаях т|>ебуетс.я установка специального драйвера.
Большинство сотовых телефонов поддерживают подключение в режиме коммутации каналов или коммутации пакетов. Выбор режима зависит от объема передаваемых данных, ожидаемой длительности подключения и тарификации оператором сотовой связи. Если планируется однократная загрузка большого объема данных и сотовый оператор предлагает низкий поминутный тариф для голосовых звонков, стоит выбрать подключение с коммутацией каналов (GSM-соединение). В противном случае следует выбрать подключение с коммутацией пакетов, которое иногда называют "постоянным" подключением (GPRS/EDGE). Подключение с коммутацией каналов работает как обычное коммутируемое подключение. Подключение с коммутацией пакетов аналогично подключению К Internet с помощью DSL или кабельного модема.
Стандартное GSM-подключение обеспечивает очень низкую скорость передачи данных, часто менее 14,4 Кбит/с, чего, впрочем, хватит для просмотра электронной почты. В свою очередь, работа с GPRS- или EDGE-соедипениямн позволяет комфортно "путешествовать" посети, так как пропускная способность такого соединения обычно составляет 56 или 128 Кбит/с.
Подключение с помощью проводного модема
Находясь в командировке, не стоит рассчитывать на наличие скоростного подключения или устойчивого сигнала беспроводной локальной сети. Существует много районов, в которых даже сигнал сотовых сетей оказывается неустойчивым. Таким образом, всегда стоит иметь возможность использовать проводной модем в качестве резервного метода подключения. Скорость может быть не такой большой, как обычно, однако связь будет относительно устойчивой.
Что брать с собой
Дополнительное аппаратное обеспечение для модемного подключения имеет небольшой вес. Самым важным компонентом является телефонный шнур дайной хотя бы метра два. Так как в некоторых гостиницах и офисах используется цифровая телефонная система РВХ, обычно стоит взять с собой тестер для телефонной линии. Это позволит защитить модем от повреждения высоким напряжением, используемым в сетях РВХ. Если возможность установки связи очень важна, можно взять с собой и второй модем в виде адаптера PC Card.
Как установить подключение с помощью модема
В большинстве гостиничных номеров в США и Европе подключиться с помощью модема очень просто, так как телефонные аппараты в номерах оборудованы специальным разъемом для подключения модемов.
Внимание! Для увеличения прибыли некоторые гостиницы установили заоблачные цены на пользование телефоном, даже для местных звонков. Чтобы избежать неприятного сюрприза при выселении, ознакомьтесь с тарифами на использование телефона перед подключением к Internet.
Акустические соединители
Если модем невозможно подключить к телефонной линии или отсутствует соответствующий разъем (например, на телефоне), в качестве последнего средства можно использовать акустический соединитель. Это “древнее" устройство связи, использовавшееся еще до появления модульных телефонных разъемов. Такое устройство применялось Мэтью Бродериком (Matthew Broderick) в фильме “War Games", выпущенном в 1983 году. Для подключения ктелефонной линии соединитель подключается к гнезду RJ-t 1 на модеме с одной стороны и одевается на микрофон и динамик телефонной трубки с другом стороны. Такое подключение позволяет передавать звуковые сигналы между модемом и телефонной сетью.
Акустический соединитель сложен в использовании. Любой громкий звук приводит к снижению скорости подключения. Даже слабое прикосновение к телефонной трубке может привести к нарушению связи. Акустический соединитель очень неудобен в перевозке, но это единственный метод подключения, не зависящий от международных стандартов, напряжения в телефонной сети или конструкции разъемов.
Акустические соединители все еще продаются компанией Konexx (ww. konexx. сот) за 149 долларов.
Передача данных между двумя системами
Большинство сеансов связи, установленных с помощью портативного компьютера, выполняются посредством телефонных проводов длиной в десятки километров. Однако зачастую файлы следует передать между двумя ноутбуками, стоящими на одном столе. Кроме беспроводного подключения по технологиям 802.11 и Bluetooth, описанным ранее, неплохим вариантом является непосредственное подключение двух систем.
Программное обеспечение для непосредственного подключения
В свое время для передачи данных с одного компьютера на другой требовалось специальное программное обеспечение, например LapLink. В настоящее время необходимость в отдельных программах отпала, так как соответствующая поддержка обеспечивается Windows.
Прямое кабельное соединение (ОСС)
Функция прямого кабельного соединения (Direct Cable Connection — DCC) в Windows используется при передаче данных с одного портативного компьютера на другой. Для работы с DCC требуется выполнить ряд условий.
Приобрести специальный кабель для последовательного порта, параллельного порта или порта шины USB, с помощью которого соединяются портативные компьютеры.
Настроить на обоих компьютерах одинаковое имя рабочей группы.
Настроить портативный компьютер на совместное использование папки или диска с другим портативным компьютером.
Обратите внимание: при отсутствии специального кабеля для соединения компьютеров можно попытаться установить инфракрасное соединение. Для этого портативные компьютеры следует расположить таким образом, чтобы инфракрасные приемопередатчики были расположены друг напротив друга на расстоянии не более одного метра. Удостоверьтесь, что никакие объекты, например чашка кофе, не перекрывают линии прямой видимости между портативными компьютерами. На некоторых современных портативных компьютерах отсутствует приемопередатчик для инфракрасного диапазона, а многие ноутбуки, оборудованные таким устройством, не совместимы между собой.
Использование сетевых протоколов
Более быстрый и менее дорогой метод заключается в создании небольшой одноранговой сети. Для сети из трех пли большего количества ноутбуков придется установить небольшой концентратор и подключить к нему компьютеры с помощью стандартных сетевых кабелей. Но, если в сети присутствует только два портативных компьютера, достаточно будет "перекрестного" сетевого кабеля (crossover), который обычно стоит до 5 долларов. Конечно, если портативный компьютер не оборудован сетевым адаптером, стоимость последнего придется включить в общую стоимость решения.
Для создания небольшой одноранговой сети необходимо выполнить ряд действий.
Вручную настроить ноутбуки на использование подходящих IP-адресов, так как в сети не будет сервера DHCP. Хороший вариант— использование адресов 192 168.0.1 и 192.168 0.2. Для маски подсети должно быть установлено значение 255.255.255.0.
Настроить оба компьютера на использование одинакового названия рабочей фуппы (например, НОМЕ или WORKGROUP).
Настроить один из портативных компьютеров на совместное использование папки или диска. Операционная система Windows ХР по умолчанию предоставляет папку Shared Documents.
Передача данных аппаратными средствами
Совсем недавно данные переносились с одного компьютера на другой с помощью гибких дисков. Однако этот способ безвозвратно ушел в прошлое. Кроме того, в большинстве ноутбуков дисковод на гибких дисках отсутствует. Тем не менее положение вовсе не безвыходное.
Брелоки USB
Такие устройства размером с брелок для ключей можно подключить к порту USB любого компьютера и записать на них определенный объем данных. Имеет смысл всегда брать с собой такой брелок; вместимость этих устройств достигает уже 1 Гбайт и более.
Карта памяти и адаптер USB
Пользователи цифровых фотокамер, скорее всего, имеют несколько карт памяти размером С почтовую марку. При наличии недорогого адаптера (подключающегося к шине USB или разъему PC Card) такие карты памяти могут использоваться для передачи данных между портативными компьютерами.
Диски CD-R
Если портативный компьютер оборудован приводом CD-R/W, стоит всегда носить с собой, как минимум, один CD-R. Такие диски очень дешевы и особенно полезны при переносе больших объемов данных с одного портативного компьютера на другой. Главное — удостовериться, что соответствующий дисковод установлен на втором ноутбуке.
Совместное использование и синхронизация данных с настольным компьютером
После решения проблемы переноса данных между компьютерами возникает вопрос о совместном использовании таких данных. Если поочередно работать с портативным компьютером и настольной системой придется не только постоянно копировать файлы между компьютерами, но и выполнять их синхронизацию.
Операционная система Windows предоставляет такую службу, как Портфель (Briefcase), которая предназначена для синхронизации данных. Однако многие пользователи отрицательно высказываются о работе данного приложения. К счастью, существует несколько недорогих альтернативных программ от сторонних фирм. Одной из них является LapLink Gold, которая выполняет ряд функций, включая синхронизацию данных. Кроме того, есть множество условно бесплатных программ, позволяющих синхронизировать данные между компьютерами. Такие программы можно найти, в частности, на Web-узле www.download.com. Обратите внимание, что синхронизация является отличным методом резервного копирования данных, хранящихся в портативном компьютере.
Обеспечение безопасности ноутбука
Пользователи ноутбуков должны не только обеспечивать безопасность данных, передаваемых между компьютерами, но и безопасность самого компьютера. Ноутбуки крадут гораздо чаще, чем настольные ПК.
Мероприятия по предотвращению краж
Небольшой размер и вес делают ноутбуки легкой мишенью для похитителей, особенно в аэропортах и вокзалах. Распространенная схема такова: два человека стоят перед вами в очереди. Первый проходит детектор, а второй ждет, вока вы поставите портативный компьютер на ленту, и задерживает за собой очередь. Второй похититель разбирается с мелкими металлическими вещами в карманах, а первый хватает компьютер на другой стороне ленты и убегает. К моменту, когда хозяин компьютера оказывается на другой стороне детектора, компьютер уже исчезает. Отсюда мораль: никогда не ставьте компьютер на конвейер, если между вами и детектором остались другие пассажиры.
Продаются различные модели охранных устройств, которые издают звуковой сигнал при краже портативного компьютера, но это слишком радикал ьное решение.
Производители предоставляют различные виды защиты портативных компьютеров. Один из способов — присоединение троса безопасности к специальному разъему на корпусе. Это позволяет закреплять портативный компьютер на столе. Такие компании, как Kensington
Microware, продают стальные тросы с замками, которые пропускаются через петлю в корпусе компьютера и оборачиваются вокруг неподвижного объекта. Петля в данном случае является частью каркаса портативного компьютера, а не элементом хрупкого пластикового корпуса.
Пароли на уровне аппаратного обеспечения
Вторым методом защиты является использование паролей на уровне аппаратного обеспечения. Такие пароли (которые не стоит путать с паролями на уровне операционной системы) проектировались для обеспечения безопасности аппаратного обеспечения портативного компьютера. Большинство ноутбуков обладают несколькими уровнями защиты на базе пароля, по самыми безопасными являются пароли администратора и жесткого диска. При утере обоих паролей их невозможно аннулировать или удалить, поэтому системная плата и жесткий диск становятся практически бесполезными. Будьте внимательны — не забудьте эта пароли после установки! Если злоумышленники похитят портативный компьютер, они не смогут получить доступ к данным на жестком диске, даже переставив его в другой компьютер.
Компания IBM вместе с некоторыми моделями портативных компьютеров ThinkPad предоставляет приложение Personalization Editor, которое позволяет разметать персональную информацию (имя, адрес, номер телефона, информацию о компании и даже логотип) непосредственно в BIOS компьютера. После этого информация будет отображаться по время загрузки системы. Такая информация позволяет идентифицировать портативный компьютер, если он окажется в чужих руках. Это также позволяет идентифицировать компьютеры в большой компании, где всем выданы одинаковые модели портативных компьютеров.
Пароли операционной системы
Еще одним способом обеспечения безопасности портативного компьютера является использование паролей Windows. Назначьте пароли всем учетным записям пользователей и администраторов. В Windows kp Professional дополнительные механизмы безопасности можно настроить для отдельных папок.
Обратите внимание, что в операционных системах Windows ХР Professional и Windows ХР Ноте существует "черный ход" в системе безопасности. Он представляет собой скрытую учетную запись администратора, которая используется, если забыт пароль стандартной учетной записи.
Для деактивизации этой учетной записи выполните ряд действий.
Зарегистрировавшись от имени администратора, откройте окно Панель управления (Control Panel).
Дважды щелкните на пиктограмме Учетные записи (Users).
Дважды щелкните на учетной записи администратора.
Щелкните на пункте Prevent a Forgotten Password в левой панели.
У становите в привод пустой гибкий диск и следуйте даль н ей ши м и и стру к ция м.
При этом создается диск, который позволяет регистрироваться в системе в случае утери пароля администратора. Сох {ганите этот диск. Кроме того, процедура выполняет деактивизацию скрытой учетной записи администратора.
Антивирусное программное обеспечение
Время от в {темени среди сообщений электронной почты попадаются письма, зараженные вирусом. В современном мире постоянно обновляемая антивирусная программа является обязательным атрибутом каждого компьютера. Регулярно обновляйте базу сигнатур антивирусной программы; в противном случае компьютер будет уязвим для новых вирусов.
Брандмауэр
Если вы подключены к Internet в течение длительного периода времени, это напоминает улицу с двусторонним движением, В любой момент кто угодно может попытаться установить связь с компьютером или проникнуть в систему. С другой стороны, вредоносная программа, проникшая в портативный компьютер, может попытапля отправить конфиденциальную информацию на какой-нибудь узел в Internet, Единственным способом остановить такое развитие событий является установка и настройка брандмауэра. Одним из лучших, а также бесплатных (в базовой поставке) брандмауэров является ZoneAlarm, доступный на Web-узле по адресу: www. zonealarm.com.
Виртуальные частные сети
Еще недавно компании арендовали выделенные линии связи для организации высокоскоростных каналов связи между удаленными офисами. Кроме скорости передачи данных, такая организация каналов предоставляла достаточно высокий уровень безопасности. На данный момент большинство компаний перешли на использование более дешевого решения. Виртуальные частные сети (VPN) позволяют создать частное соединение на базе открытого Internet-соединения с использованием шифрования данных.
Хотя на рынке доступно несколько мощных программ для организации виртуальных частных сетей, операционная система Windows содержит весьма неплохую собственную реализацию этой технологии. Для ее использования необходима одновременная работа обоих компонентов защищенного канала — портативного компьютера и удаленного узла.
Шифрование
Серьезной угрозой безопасности для портативных компьютеров является перехват данных в беспроводных локальных сетях. Остановившись на машине возле офиса, кто угодно может перехватывать все данные, передаваемые в беспроводной локальной сети офиса. Решить эту проблему можно путем шифрования передаваемой информации.
Шифрование файлов
При отправке важного файла через небезопасную информационную среду, например через Internet или беспроводную локальную сеть, стоит предварительно его зашифровать. Даже если файл никогда не покинет портативного компьютера, имеет смысл подумать о шифровании, чтобы никто посторонний не мог прочитать искомый файл.
К счастью, современные приложения Microsoft Office имеют достаточно развитые возможности шифрования. Например, Microsoft Word 2003 поддерживает схему шифрования, предоставляющую выбор из нескольких методов.
Для шифрования файла в Word 2003 выполните ряд действий.
После открытия файла выберите команду Сервис** Пара метры (Tooled Options).
Перейдите во вкладку Безопасность (Security).
Введите пароль, который потребуется для открытия файла.
Если щелкнуть на кнопке Дополнительно (Advanced), можно выбрать более сложную технологию шифрования.
Аналогичные действия следует выполнить для шифрования файлов в Microsoft Excel.
Шифрование в беспроводных локальных сетях
На данный момент стандарты для беспроводных локальных сетей продолжают развиваться. В результате пользователи могут выбирать из двух стандартов: WEP и WPA.
Стандарт WEP
Уязвимость системы безопасности беспроводных локальных сетей привела к тому, что в оригинальный стандарт 802.11Ь была включена технология шифрования WEP (Wireless Equivalent Privacy). Стандартом поддерживались достаточно безопасный ключ размером 128байт и менее безопасный ключ размером 40 байт, предназначенный для распространения за пределами США.
В 2001 году в технологии WEP была обнаружена серьезная брешь, что повлекло за собой создание программ, использующих ее. Злоумышленник мог загрузить из Internet все программы, необходимые для перехвата и анализа данных, передаваемых через беспроводную сеть. Со временем накопленный объем данных позволял вычислить ключ WEP. В беспроводной локальной сети со значительным объемом передаваемых данных такая программа могла собрать необходимую информацию для вычисления ключа всего за один день. Из-за этой уязвимости многие предприятия полностью отказались от использования беспроводных локальных сетей.
Несмотря на сказанное выше, система безопасности на базе WEP по-прежнему используется в жилых помещениях и небольших офисах. Однако не стоит переоценивать ее возможности.
Фактический процесс активизации WEP зависит от конкретного производителя адаптера 802.11b. В большинстве случаев доступ к адаптеру предоставляется из окна Сетевые подключения (Network) в окне Панель упрааления (Control Panel) Windows. После открытия этого окна щелкните на кнопке Настройка (Configure) для доступа к меню с параметрами безопасности WEP.
СтандартWPA
Для предоставления корпорациям механизма безопасности беспроводных локальных сетей группы Wi-Fi Alliance и IEEE 802.11 разработали новую технологию обеспечения безопасности, получившую название WPA (Wi-Fi Protected Access). Новый стандарт, который был объявлен в октябре 2002 года, основан на стандарте 802.11 i Robust Security Network.
Технология WPA частично базируется на стандарте аутентификации 802.1х. Такая техника аутентификации обеспечивает доступ к беспроводной локальной сети только авторизованным пользователям, причем в сети должен быть установлен сервер аутентификации. Компании небольшого размера без подобного сервера должны использовать программные ключи для каждого узла и точки доступа.
Группа Wi-Fi Alliance уже сертифицировала множество продуктов, совместимых с WPA. Их количество постоянно растет и со временем они вытеснят устройства, совместимые с WEP.
Глава 13
Клавиатуры и устройства позиционирования
Клавиатуры портативных компьютеров
Одним из существенных факторов, влияющих на развитие клавиатур в последнее время, является распространение ноутбуков. Их небольшие размеры не позволяют использовать стандартные клавиатуры, предназначенные для настольных ПК. Производители ноутбуков разработали несколько моделей клавиатур, и и одна из которых не стала промышленным стандартом, аналогично 101-клавишной клавиатуре для настольных компьютеров. Клавиатуры ноутбуков имеют различные схемы расположения клавиш, на что следует обращать особое внимание при покупке портативной системы.
В старых моделях ноутбуков применялись клавиши меньшего размера для сокращения общего размера клавиатуры, с чем были связаны многочисленные жалобы со стороны пользователей. На данный момент размер клавиш на клавиатурах ноутбуков сопоставим с таковым для настольных ПК, хотя в некоторых ноутбуках редко используемые клавиши имеют половинный размер. Кроме того, требования пользователей заставили производителей вернуться к Т-образной конфигурации размещения клавиш управления курсором.
Хотя расположение клавиш может отличаться, типичная клавиатура портативного компьютера подразделяется на такие области:
область набора;
клавиши управления экраном и курсором;
функциональные клавиши.
На рис. 13,1 показана типичная клавиатура портативного компьютера, которая имеет все перечисленный области.
Рис. 13,1. Типичная клавиатура портативного компьютера
Клавиши управления курсором расположены в нижнем правом углу клавиатуры и имеют форму перевернутой буквы Т, что стало стандартом для компьютерных клавиатур. Клавиши <Insert>, <Delete>, <Home>, <End>, <Page Up> и <Page Down> расположены над клавишей <Backspace>. Функциональные клавиши расположены в верхней части клавиатуры. Клавиша <Esc> изолирована в верхнем левом углу клавиатуры. Выделены клавиши <Print Screen/ Sys Req>, <Scroll Lock> и <Pause/Break>.
Самым очевидным отличием от клавиатуры настольного компьютера является отказ от отдельной цифровой клавиатуры. В большинстве ноутбуков используются алфавитно-цифровые
клавиши (рис. 13.2). Для переключения между обычным режимом и режимом цифровой клавиатуры необходимо воспользоваться комбинацией клавиш, основанной на клавише <Еп>.
Это исключительно неудобное решение, и многие отказываются от использования цифровой клавиатуры, поскольку некоторые действия, например ввод символов с помощью клавиши <Alt> и кодов ASCII, выполнять очень неудобно.
Для решения этой проблемы ряд производителей портативных компьютеров продают внешние цифровые клавиатуры, которые подключаются к клавиатурному порту компьютера, последовательному порту или порту USB. Это прекрасное решение для пользователей, вводящих большой объем цифровых данных. На рис. 132 показана цифровая клавиатура, подключаемая к шине USB и предоставляемая компанией Belkin. Такую клавиатуру можно заказать на Web-узле по адресу: www.belkin.com.
Кроме управления цифровой клавиатурой, клавиша <Fn> используется для включения дополнительных функций портативного компьютера, например для переключения между встроенным и внешним экранами, управления яркостью экрана, масштабом изображения, громкостью звука и тл.
Рис. 13.2. Большинство современных портативных компьютеров предоставляют цифровую клавиатуру в виде дополнительных значений алфавитно-цифровых клавиш
Рис. 13.3. Цифровая клавиатура для шины USB, производимая компанией Belkin
Некоторые производители ноутбуков проделали большую работу по усовершенствованию клавиатур. Одно время компания IBM рекламировала качественно новую систему под названием ThinkPad 701, которая имела клавиатуру в виде “бабочки". Когда компьютер не использовался, клавиатура разделялась на две половины, которые располагались одна над другой. При открытии экрана компьютера из этих двух частей формировалась целая клавиатура, ширина которой превышала ширину самого портативного компьютера. После выхода этой клавиатуры данная конструкция была отмечена множеством наград.
Однако тенденция к увеличению размеров экрана привела к тому, что необходимость атакой конструкции клавиатуры отпала. Многие производители ноутбуков увеличили площадь корпуса для поддержки экранов с диагональю 15 дюймов и более. При этом появилось достаточно места для клавиатуре полноразмерными клавишами. Таким образом, большинство современных портативных компьютеров оборудованы клавиатурами, мало уступающими клавиатурам настольных компьютеров по размеру и эргономике. В этом их неоспоримое преимущество перед старыми моделями портативных компьютеров, клавиши которых были уменьшены до того, что печатать на них "вслепую" двумя руками было практически невозможно. Кроме того, в старых моделях ноутбуков клавиши управления курсором не всегда располагались по стандартной схеме в виде перевернутой буквы "Т".
104-клавишная клавиатура Windows
Большинство печатающих вслепую обычно терпеть не могут пользоваться мышью, поскольку при этом приходится убирать руку с клавиатуры. Для любителей клавиатуры Windows создает еще больше проблем, поскольку при работе с ней задействуются обе кнопки мыши. Многие новые клавиатуры, особенно в портативных компьютерах, включают разные варианты устройств IBM TrackPoint и Circue Glidepoint (описанных ниже в главе), которые позволяют печатающим вслепую держать руки на клавиатуре даже при использовании мыши. Microsoft предложила дополнить клавиатуру тремя новыми клавишами, предназначенными специально для Windows. Это новшество помогает реализовать функции, для выполнения которых необходимо нажимать много клавиш или щелкать кнопкой мыши.
Компания Microsoft выпустила спецификацию клавиатуры Windows, содержащую новые клавиши и их комбинации (рис. 13.4). Клавиатура, подобная 101-клавмшной, выросла до 104-клавишной с дополнительными левой и правой Windows-клавишами и клавишей <App!ication> (приложение). Они могут использоваться для получения комбинаций клавиш на уровнях операционной системы или приложения подобно комбинациям с <Ctrl> и <Alt> на 101-клавишной клавиатуре Собственно для работы с Windows 95/98 и Windows NT/2000 не требуется новых клавиш, но разработчики программного обеспечения наделили специфическими функциями Windows-приложения, в которых будет использоваться новая клавиша <Application> (она выполняет тс же функции, что и правая кнопка мыши). Обратите внимание, что общего стандарта на эти клавиши нс существует, поэтому их расположение различается в разных моделях клавиатур.
В стандартной раскладке клавиатуры Windows клавиша пробела укорочена, две клавиши Windows расположены слева и справа (<W'IN>), а клавиша <Application> — справа. Клавиши <WIN> вызывают меню Пуск (Start), по которому можно перемещаться с помощью клавиш управления курсором. Клавиша < Application эквивалентна нажатию правой кнопки мыши; в большинстве приложений она позволяет перейти в контекстно-зависимое меню. Несколько комбинаций с клавишей <WIN> связаны с макрокомандами. Например, нажимая комбинацию клавиш <WIN+-E>, можно запустить программу Проводник (Windows Explorer). В табл. 13.1 перечислены все новые комбинации клавиш, используемые в Windows.
Рис. 13.4. 104-клавишная клавиатура Windows
Таблица 13.1. Комбинации клавиш в Windows 9х/Ме/2000
Комбинация клавиш
Назначение
<W!N*R>
Отображение диалогового окна Запуск программы (Run)
<WIN+M>
Минимизация всех окон
<Shift+WIN+M>
Отмена минимизации
<WlN*D>
Минимизация всех окон или отмена минимизации
<WIN+F1>
Вызов справки по Windows
<WIN<-E>
Запуск программы Проводник
<WIN+F>
Поиск файлов или папок
<CtrHWlN+F>
Поиск компьютера
<W1N*Tab>
Циклическое переключение кнопок на панели управления
<W!N+Brsak>
Отображение диалогового окна Система (System)
Клавиша приложения
Вывод контекстного меню для выбранного элемента
Клавиша <Apphcation>Клавиша <Apphcation>Левая клавиша <WIN>Левая клавиша <WIN>Правая клавиша <WN>Правая клавиша <WN>
Клавиша <Apphcation>
Клавиша <Apphcation>
Левая клавиша <WIN>
Левая клавиша <WIN>
Правая клавиша <WN>
Правая клавиша <WN>
Описанные комбинации клавиш подходят практически к любой 104-клавишной клавиатуре, но счастливые обладатели продуктов Microsoft могут расширить их возможности с помощью специального программного обеспечения IntelliType Pro, поставляемого вместе с клавиатурами Microsoft.
Использовать клавиши Windows необязательно. По сути, существующие комбинации клавиш выполняют те же самые функции. Кроме того, необходимость постоянно держать руки на клавиатуре и использовать комбинации клавиш актуальна только для опытных пользователей, которые, в отличие от остальных, реже используют мышь.
Новая спецификация клавиатуры Windows требует, чтобы производители увеличили количество трилограмм. Три диграмма — это комбинация трех одновременно нажимаемых клавиш, например <Ctrl+Ak+Del>, предназначенная для выполнения некоторой специальной функции. Сама по себе разработка клавиатуры, которая обеспечивала бы корректную обработку трилограмм, требует дополнительных затрат, а это приведет к увеличению ее стоимости.
Как бы то ни было, но сегодня каждый производитель оснащает свои клавиатуры этими клавишами. Некоторые производители добавили на клавиатуру клавиши для работы с Web- браузером, упрощающие процесс навигации по Web-страницам и запуска разнообразных приложений; однако универсального стандарта на такие клавиши не существует.
Устройство клавиатуры
В этом разделе речь идет об устройстве обычной клавиатуры, ее подключении к системному блоку, о переходниках и скан-кодах (scan code).
Конструкции клавиш
В современных клавиатурах используется несколько типов клавиш. В большинстве клавиатур установлены механические переключатели, в которых происходит замыкание электрических контактов при нажатии клавиш. В некоторых клавиатурах высокого класса используются бесконтактные емкостные датчики. В этом разделе описываются разные типы переключателей и подробно рассматривается конструкция каждого из них
Наиболее широко распространены контактные клавиатуры. Существуют следующие их разновидности:
с механическими переключателями;
с замыкающими накладками;
с резиновыми колпачками;
мембранные.
Механические переключатели
В чисто механических переключателях (рис. 13.5) происходит замыкание металлических контактов. В них для создания "осязательной" обратной связи зачастую устанавливается дополнительная конструкция из пружины и смягчающей пластинки. При этом вы ощущаете сопротивление клавиши и слышите щелчок.
Механические переключатели очень надежны, их контакты обычно самоочищающиеся. Они выдерживают до 20 млн. срабатываний и стоят вторыми по долговечности после емкостных датчиков. Обратная связь у них просто превосходная.
Колп-нок клавиши
Контакты
Рис. 13.5. Типичный механический переключатель, используемый в клавиатурах NMB. При нажатии клавиши происходит замыкание контактов
Замыкающие накладки
Клавиши с замыкающими накладками широко применялись в старых клавиатурах. Они использовались в большинстве старых совместимых клавиатур компании Keytronics и др. В них прокладка из пористого материала с приклеенной снизу фольгой соединяется с кнопкой клавиши (рис. 13.6).
Рис. 13.6. Конструкция клавиши с замыкающей накладкой из фольгиРис. 13.6. Конструкция клавиши с замыкающей накладкой из фольги
Рис. 13.6. Конструкция клавиши с замыкающей накладкой из фольги
Рис. 13.6. Конструкция клавиши с замыкающей накладкой из фольги
При нажатии клавиши фольга замыкает печатные контакты на плате. Когда клавиша отпускается, пружина возвращает ее в исходное положение. При этом пористая прокладка смягчает удар, но клавиатура становится слишком "мягкой". Основной недостаток этой конструкции — отсутствие щелчка при нажатии (нет обратной связи), поэтому в системах с такой клавиатурой часто приходится программным образом выводить на встроенный динамик компьютера какие-нибудь звуки, свидетельствующие о наличии контакта. Компания Compaq использовала подобные клавиатуры в своих компьютерах. Ощущения от работы на них сугубо индивидуальные (лично мне эти клавиатуры не нравятся).
Еще один недостаток такой конструкции состоит в том, что она весьма чувствительна к коррозии фольга и загрязнению контактов на печатной плате. Если это происходит, нажимать клавишу иногда приходится несколько раз, что, конечно же, действует на нервы. К счастью, чистить такую клавиатуру гораздо проще, чем другие. Можно снять печатную плату и получить доступ сразу ко всем накладкам, а не вынимать каждую клавишу в отдельности. После этого можно почистить накладки и саму плату — клавиатура будет как новенькая. Правда, через некоторое время ее опять придется чистить. Для предотвращения коррозии и улучшения электрического контакта воспользуйтесь специальным составом Stabilant 22а компании D.W. Electrochemicals. Из-за отмеченных выше недостатков клавиатуры этого типа сейчас практически не используются, им на смену пришли конструкции с резиновыми колпачками.
Резиновые колпачки
Клавиатура с резиновыми колпачками похожа на предыдущую конструкцию, но превосходит ее во многих отношениях. Вместо пружины в ней используется резиновый колпачок с замыкающей вставкой из той же резины, но с угольным наполнителем. При нажатии клавиши шток надавливает на резиновый колпачок, деформируя его. Деформация колпачка сначала происходит упруго, а затем он "проваливается". При этом угольный наполнитель замыкает проводники на печатной плате. При отпускании резиновый колпачок принимает первоначальную форму и возвращает клавишу в исходное состояние.
Замыкающие вставки делаются из очищенного угля, потому они нс подвержены коррозии и сами по себе очищают металлические контакты, к которым прижимаются. Колпачки обычно прессуются все вместе в виде листов резины, покрывающих плату целиком и защищающих ее от пыли, грязи и влаги. Количество деталей в такой конструкции минимально. Все это обеспечивает высокую надеж кость клавиатуры и ее широкое распространение.
Мембранная клавиатура
Эта клавиатура является разновидностью предыдущей, но в ней нет отдельных клавиш: вместо них используется лист с разметкой, который укладывается на пластину с резиновыми колпачками.
Несмотря на то что срок жизни дешевых мембранных переключателей ограничен 5-10 млн. нажатий, лучшие модели выдерживают до 20 млн. нажатий, что доказывает надежность переключателей такого типа (рис. 13.7).
Емкостные датчики
Это единственные бесконтактные переключатели, которые получили широкое распространение (рис. 13.8). Клавиатуры с такими датчиками дороже резиновых, но более устойчивы к загрязнению и коррозии. Для обеспечения обратной связи в этих клавиатурах используются цилиндрические (винтовые) пружины.
В емкостных датчиках нет замыкающихся контактов. Их роль выполняют две смещающиеся относительно друг друга пластинки и специальная схема, реагирующая на изменение емкости между ними. Клавиатура представляет собой набор таких датчиков.
Колпачок клавиши
Кремниевая оболочка
Рис. 13.7. Типичный мембранный переключатель, используемый в клавиатурах NMB
Рис. 13.8. Клавиша с емкостным датчиком
При нажатии клавиши шток смещает верхнюю пластину ближе к неподвижной нижней. Клавиши сконструированы так, что переход между пластинами происходит скачкообразно и при этом слышен щелчок. Когда верхняя пластина приближается к нижней, емкость между ними увеличивается, что регистрируется схемой компаратора, установленной в клавиатуре.
Благодаря бесконтактным датчикам такая клавиатура устойчива к коррозии и загрязнению. В ней практически отсутствует "дребезжание" (явление, когда при одном нажатии на клавишу символ вводится несколько раз подряд). Ее долговечность — до 25 млн. нажатий, в отличие от 10-12 млн. для клавиатур других типов. Единственный недостаток такой клавиатуры — высокая стоимость, но она во многом компенсируется удобством и долговечностью.
Изначально IBM была единственным производителем клавиатур с емкостными переключателями. Они все еще применяются в некоторых клавиатурах IBM, однако теперь в основном используются более дешевые переключатели с резиновыми колпачками или какого-либо другого типа. Компания Lexmark, отделившись от IBM, в течение нескольких лет занималась производством клавиатур такого типа. В настоящее время клавиатуры с емкостными переключателями изготавливаются и реализуются компанией Unicomp (www.pckeyboard.com), выкупившей в 1996 году технологию IBM у Lexmark.
Обратите внимание на клавиатуру EnduraPro/104 (http://www.pckeyboard.com/ ер104 .html) или Customizer 101/104, (http: //www.pckeyboard.com/customlzer.html). Это совершенно новые типы клавиатур, а не переделанные версии уже существующих моделей.
Клавиатура EnduraPro/iO4 характеризуется знаменитыми емкостными переключателями, встроенным устройством позиционирования TrackPoint и портом мыши mini-DIN. Она обладает широким диапазоном программируемых настроек и не требует специальных драйверов.
Компания Unicomp производит под собственной торговой маркой множество моделей клавиатур с емкостными переключателями, а также активно использует торговые марки Lexmark и IBM, относящиеся к емкостной технологии. Лично я работаю с клавиатурой марки Lexmark, изготовленной в Unicomp, которая включает в себя устройство позиционирования TrackPoint, созданное IBM. Чувствительность и долговечность этой клавиатуры выше всяких похвал.
Интерфейс клавиатуры
Клавиатура состоит из набора переключателей, объединенных в.матрицу. При нажатии клавиши процессор, установленный в самой клавиатуре, определяет координаты нажатой клавиши в матрице. Кроме того, процессор клавиатуры определяет продолжительность нажатия и может обработать даже одновременное нажатие нескольких клавиш. В клавиатуре установлен буфер емкостью 16бант, в который заносятся данные при слишком быстрых или одновременных нажатиях. Затем эти данные в соответствующей последовательности передаются в систему.
Обычно при нажатии клавиш возникает эффект дребезжания, т.е, контакт устанавливается не сразу, а после нескольких кратковременных замыканий и размыканий. Процессор, установленный в клавиатуре, должен подавлять это дребезжание и отличать его от двух последовательных нажатий одной и той же клавиши. Сделать это довольно просто, поскольку переключение контактов при дребезжании происходит гораздо быстрее, чем при нажатии клавиши пользователем.
Клавиатура ПК фактически представляет собой небольшой компьютер, связанный с основной системой одним из двух способов:
с помощью стандартного разъема клавиатуры и специального последовательного канала передачи данных;
через порт USB.
Связь с системным блоком осуществляется через последовательный канал, данные по которому передаются по 11 бит, причем восемь из них собственно данные, а остальные — синхронизирующие и управляющие. Хотя это полноценный последовательный канал связи (данные передаются по одному проводнику), он не совместим со стандартным последовательным портом RS-232, который часто используется для подключения модемов.
В клавиатурах первых PC использовался микроконтроллер 8048, а в более новых компьютерах применяется микросхема 8049 со встроенной памятью ROM или другие микросхемы, совместимые с 8048 или 8049. Например, в расширенной клавиатуре IBM всегда использовался специализированный вариант процессора 6805 компании Motorola, совместимый с микросхемами Intel. Встроенный процессор клавиатуры сканирует матрицу переключателей, устраняет эффект дребезжания, вырабатывает при нажатии клавиши соответствующий скан-код и передает его на системную плату. Этот процессор имеет свою память, иногда небольшую память ROM и встроенный последовательный интерфейс.
Клавиатура, подключенная к порту USB, работает практически так же, как и при подключении к традиционному порту DIN или mini-DiN. Микросхемы контроллера, установленные в клавиатуре, используются для получения и интерпретации данных перед тем, как они будут переданы через порт USB в систему. Некоторые микросхемы включают в себя логическую часть концентратора USB, что позволяет клавиатуре работать непосредственно в качестве концентратора USB. При получении данных от клавиатуры порт USB передает их на 8042- совместимын контроллер, который обрабатывает данные так же, как и любую другую информацию клавиатуры.
Описанный процесс осуществляется уже после загрузки Windows. Но что же происходит в том случае, если пользователю приходится обращаться к клавиатуре при работе в командной строке или при конфигурировании системной BIOS? Как уже отмечалось, для работы с клавиатурой USB в режиме MS-DOS необходимо осуществить поддержку технологии USB legacy в базовой системе ввода-вывода. BIOS, поддерживающая USB Legacy, позволяет выполнить следующие задачи:
конфигурирование главного контроллера;
подключение клав натуры и м ыши U S В;
настройка планировщика главного контроллера;
направление данных, вводимых с клавиатуры или мыши USB, на контроллер клавиатуры 8042.
Системы, поддерживающие USB Legacy, могут использовать BIOS для управления клавиатурой USB до загрузки Windows 98/Мс/2000. После загрузки системы драйвер главного контроллера USB берет управление клавиатурой на себя, отправляя команду StopBiOS подпрограмме BIOS, которая непосредственно “руководит" клавиатурой. При перезагрузке компьютера в режиме М5-ОО5главный контроллер USB отправляет команду StartBlOS для повторного запуска той же подпрограммы BIOS.
Клавиатура USB, начиная с того момента, как контроллер клавиатуры 8042 принимает отправленные сигналы, работает аналогично стандартным клавиатурам. При этом управление клавиатурой осуществляется на уровне BIOS (параметры BIOS, необходимые для работы с клавиатурой USB, должны быть корректно заданы). Как уже отмечалось, в некоторых случаях для обеспечения соответствующей поддержки клавиатуры USB может понадобиться обновленная версия BIOS. Кроме этого, используемые наборы микросхем системной логики должны поддерживать режим USB Legacy.
Автоматическое повторение
Если удерживать какую-либо клавишу нажатой, возникает эффект автоматического повторения, т.е. клавиатура начинает непрерывно посылать на системную плату код нажатой клавиши. В клавиатуре АТ можно ретулировать частоту автоматического повторения, подавая соответствующие команды на ее процессор. В клавиатуре PC/XT этого сделать нельзя, так как интерфейс клавиатуры однонаправленный.
В клавиатурах существует возможность программной настройки частоты повторного набора символов и степень задержки. Настройка осуществляется с помощью системной BIOS (хотя некоторые микросхемы BIOS не поддерживают всех необходимых функций) или операционной системы, В Windows нужно открыть Панель управления и щелкнуть на пиктограмме Клавиатура; в DOS для этого используется команда MODE.
Для изменения параметров клавиатуры в Windows 95/98 и Windows NT/2000 необходимо открыть диалоговое окно Свойства: Клавиатура (Keyboard: Properties). В Windows средство управления расположено во вкладке Скорость (Speed). Ползунок Задержка перед началом повтора символа (Repeat Delay) задаст интервал времени, я течение которого необходимо удерживать клавишу нажатой, чтобы клавиатура начала повторять символ. Ползунок Скорость повтора (Repeat time) определяет интернат повторения символа по истечении времени задержки.
Замечание-
Деления на шкалах ползунков Задержка перед началом повтора символа и Скорость повтора соответствуют значениям параметров RATE и delay, описание которых можно найти а дополнении на прилагаемом компакт-диске.
В диалоговом окне также находится текстовое поле, посредством которого можно проверить измененные параметры до их утверждения в системе. Щелкните на текстовом поле, затем нажмите и удерживайте любую клавишу, после чего ввод символов будет осуществляться соответственно параметрам, определенным выше с помощью специальных ползунков. Затем щелкните на кнопке Применить, и предварительные изменения станут основными.
Номера клавиш и скан-коды
При нажатии клавиши встроенный в клавиатуру процессор (8048 или 6805) определяет координаты замкнутого переключателя в матрице. После этого он передает на системную плату последовательный пакет данных, содержащий скан-код нажатой клавиши.
Это называется кодом активизации (make code). Когда клавиша возвращается в первоначальное состояние, отправляется код останова (break code), указывающий системной плате на то, что клавиша отпущена. Код останова аналогичен коду активизации плюс 80b. Например, если код активизации для клавиши <А> составляет t Eh, код останова будет 9Eh. С помощью этих кодов система определяет конкретную нажатую клавишу или комбинацию нескольких одновременно нажатых клавиш.
В компьютере АТ конт^юллер клавиатуры 8042 п;юобразует текущий скан-код в один из предусмотренных в системе скан-кодов и направляет его в главный процессор компьютера. Иногда нужно знать эти скан-коды, особенно при поиске неисправностей в клавиатуре или необходимости непосредственно прочитать скан-код в программе, которую вы пишете.
Когда клавиша "залипает" или выходит из строя, диагностическая программа, например процедура самоконтроля POST, обычно сообщает ее скан-код. Это означает, что вам придется идентифицировать конкретную клавишу по ее скан-коду. В дополнении на прилагаемом ком пакт-диске приведены скан-коды всех клавиш 101- и 104-клавишной клавиатур, Зная скаи- код неисправной клавиши, с помощью этих таблиц можно определить, какая клавиша вышла из строя или нуждается в чистке.
Каждой клавише назначается уникальный номер, который отличает ее от других клавиш (рис. 13.9). Это может пригодиться при определении соответствия между клавишами л скан- кодами.
Существует множество “горячих" клавиш, которые в расширенных клавиатурах и клавиатурах USB могут использоваться для выполнения как определенных операций (например, запуска Web-браузера, перевода системы в режим ожидания, регулировки уровня громкости акустической системы), так и функций, определяемых пользователем. Каждая горячая клавиша имеет собственный скан-код. Клавиатуры USB используют специальный набор кодов Human Interface Device (1Ш)), преобразованных в скан-кодыстандарта PS/2.
Разъемы для подключения клавиатуры и мыши
Внешние клавиатуры подключатся к ноутбукам с помощью следующих интерфейсов:
PS/2 — используется: 6-контактный разъем mini-DIN;
USB — используется разъем USB типа ''А".
На рис. 13.10 показана физическая форма, а в табл. 13.2 описано назначение контактов разъема PS/2, встроенного в некоторые ноутбуки.
д@@@@@@@Ш@@@@
Qgggggllgggg
Рис. 13.9. Типичная клавиатура портативного компьютера с 84 клавишами
Рис. 13.10. Разъем PS/2 (fi-контактиый разъем mini-DIN)
Таблица 13.2. Сигналы на разъемах клавиатуры
Сигнал
6-контактный mlni-DIN
Напряжение,В
Данные с мыши
1
+4,8-5,5
Данные с клавиатуры
2
+4.8-5.5
Общий
3
——•
+5 В
4
+2.0-5.5
Синхронизация мыши
5
+2.0-5.5
Синхронизация клавиатуры
6
+2.0-5.5
Обратите внимание: форма разъема отличается от формы разъемов настольных ПК, так как разъем PS/2 ноутбука предназначен для работы как с мышью, так и с клавиатурой. При этом прямо можно подключить только мышь, а клавиатура подключается через разделитель, который перенаправляет сигналы на нужные контакты. Примером такого разделителя может служить кабель Keyboard/Mouse “Y" Connector от компании IBM, имеющий номер 54G0441 (рис. 13.11>.
Для подключения USB-клавиатур используется разъем USB типа "А", встроенный во все современные ноутбуки (рис. 13.12). Схема расположения выводов этого разъема приведена в табл. 13.3.
Рис. 13.11. Кабель разделителя для клавиатуры и мыши
Разъем USB типа А
Рис. 13.12. Разъем USB типа “А"
Таблица 13.3. Схема расположения выводов в разъеме USB типа "А"
Контакт
СигналЦветПримечание
1
2
3
4
Оболочка
VCCКрасныйКабель питания
Данные (-)Белый
Данные (*)Зеленый
ОбщийЧерныйЗаземлениекабеля
ЗащитаНетФильтр
Поиск неисправностей и ремонт клавиатуры
Самыми распространенными неполадками в клавиатурах являются дефекты в табеле и "залипание" клавиш.
Обнаружить дефект в кабеле довольно просто. Если клавиатура перестала работать или каждое нажатие на клавишу приводит к ошибке или вводу неправильного символа, то, скорее всего, п]юблемы связаны с кабелем. Убедиться в этом нетрудно, особенно если под рукой есть запасной кабель. Воспользуйтесь кабелем от исправной клавиатуры и посмотрите, не исчезла ли неисправность. Можно также проверить соединения в кабеле с помощью цифрового мультиметра, предварительно отсоединив кабель от клавиатуры. Проверять его будет значительно пропсе, если в мультиметре предусмотрен режим пробника со звуковым сигналом. При проверке каждого проводника слегка покачивайте концы кабеля, проверяя устойчивость контакта. Обнаружив разрыв одного из проводников, замените кабель или всю клавиатуру (если это будет дешевле). Из-за низкой стоимости клавиатуры иногда лучше заменить все устройство, чем заказывать новый кабель.
Часто первое сообщение о неисправности клавиатуры появляется во время выполнения процедуры POST. Код ошибки при этом обычно начинается с цифры 3. Если такое сообщение появилось, запишите код ошибки. В некоторых BIOS выводится не код ошибки, а что-нибудь наподобие Keyboard stuck key failure.
Подобное сообщение при "залипании" клавиши выводит BIOS компании Phoenix. К сожалению, по такому сообщению нельзя определить, какая именно клавиша неисправна.
Если перед кодом ошибки (XX Зхх) стоит двузначное шестнадцатеричное число, значит, это и есть скан-код неисправной клавиши. С помощью таблиц, приведенных в дополнении на компакт-диске, можно определить, какой клавише соответствует конкретный скан-код Снимите колпачок с подозрительной клавиши и прочистите контактирующие поверхности — в большинстве случаев этого бывает достаточно.
Определить неисправность разъема клавиатуры на системной плате можно, измерив напряжения на некоторых контактах. Чтобы избежать повреждения клавиатуры или системного блока, выключите компьютер. Затем отсоедините клавиатуру и включите питание Проверьте напряжения между общим проводом и остальными контактами. Если все напряжения находятся в указанных пределах, значит, узлы на системной плате, имеющие отношение к клавиатуре, исправны.
Если измеренные напряжения отличаются от указанных, то, возможно, вышла из строя системная плата. В противном случае неисправность следует искать в кабеле или клавиатуре. Если вы считаете, что неисправен кабель, замените его. Если компьютер по-прежнему не работает, придется заменить клавиатуру или системную плату.
В некоторых новых компьюте]>ах цепь питания разъемов клавиатуры и мыши на системной плате защищена плавким предохранителем, который можно заменить. Посмотрите, нет ли на системной плате поблизости от разъемов клавиатуры или мыши какого-нибудь предохранителя. В некоторых компьютерах контроллер клавиатуры (например, 8042) установлен в гнезде, т.е. является съемным. В этом случае можно отремонтировать схему управления клавиатурой на системной плате, просто заменив микросхему контроллера. Поскольку в этих микросхемах есть встроенная память ROM, для замены лучше покупать микросхему у производителя системной платы или BIOS. В том случае, если системная плата содержит впаянную микросхему контроллера клавиатуры или набор микросхем, в котором контроллер клавиатуры интегрирован с другими микросхемами ввода-вывода, системную плату придется заменить.
Замена клавиатуры
Зачастую гораздо проще и дешевле заменить клавиатуру, чем заниматься ее ремонтом, особенно если неисправна электронная "начинка" или одна из клавиш. Достать запасные детали практически невозможно, но даже если они есть, сама процедура их замены оказывается довольно сложной. Кроме того, большинство клавиатур, продаваемых вместе с детевы-
ми компьютерами, далеки от совершенства. Они, как правило, слишком ‘‘мягкие". Плохо работающая клавиатура вызывает сильное раздражение. Поэтому лучше сразу заменить клавиатуру более подходящей.
По-видимому, самые качественные клавиатуры выпущены IBM или, точнее, Unicomp. Компания Unicomp производит более 1 400 моделей клавиатур IBM и Lexmark, а также развивает линию традиционных и усовершенствованных клавиатур, включая эксклюзивные модели для некоторых университетов. В табл. 13.4 представлены некоторые классические клавиатуры IBM, доступные в розничной продаже.
Таблица 13.4. Клавиатуры IBM (доступны а розницу)
Описание
Код устройства
Клавиатура IBM Enhanced (разъем DIN)
9267454е
Клавиатура IBM Enhanced (разъем mini-DIN)
9267453*
Клавиатура IBM Enhanced, встроенный трекбол (разъем DIN)
9267456е
Клавиатура IBM Enhanced, встроенный трекбол (разъем mini-DIN)
92G7455*
Клавиатура IBM Enhanced, встроенное устройство TrackPoint II (разъемы mlnl-DIN)
92G746T
Клавиатура I Вм TrackPoint IV (черная)
01К1260
Клавиатура IBM TrackPoint IV (белая)
O1K12S9
Клавиатура IBM TrackPoint USB Space Saver (черная)
22Р515О
Клавиатура IBM с двумя портами USB (черная)
10К3849
Клавиатура IBM Rapid Access Ш (черная)
22Р5185
* Также продаются компанией Unicomp.
Обратите внимание на то, что IBM уже несколько лет не занимается собственным производством клавиатур, поэтому, если на клавиатуре красуется гордый значок IBM, это вовсе не подтверждает ее качество, надежность и долговечность, присущие ранним моделям. По иронии судьбы купить “настоящую’’ клавиатуру IBM можно лишь у компании Unicomp, использующей в большинстве моделей технологию емкостных датчиков, изначально разработанную в IBM.
На рынке предлагается множество моделей с торговыми марками IBM, Lexmark и Unicomp, включая клавиатуры со встроенным устройством TrackPoint II, представляющим собой небольшой рычажок, расположенный между клавишами <G>, <Н> и <В>. Впервые это устройство появилось в серии портативных компьютеров ThinkPad от IBM, но теперь оно используется и другими производителями, например Toshiba.
Есть и другие компании, которые выпускают клавиатуры высокого качества, не уступающие продукции IBM/Lexmark/Unicomp. К ним относятся компании Alps, Lite-On, NMB Techonogies, а также ныне не существующая Northgate, модели которой выпускались под марками Avant Prime и Avant Stellar. Клавиатуры этих марок обладают превосходной тактильной обратной связью и тихим звуком щелчка клавиш, что ставит их в моем личном рейтинге на второе место после Unicomp.
Устройства позиционирования
В 1964 году Дуглас Энгельбарт (Douglas Englebart), работавший в Stanford Research Institute (SRI), изобрел мышь. Официально она была названа указателем ХУ-координат для дисплея. В 1973 году Xerox применила мышь в своем новом компьютере Alto. К сожалению, тогда подобные системы были экспериментальными и испол1>зовались только в исследовательских целях.
Портативные компьютеры, продававшиеся в 80-х и 90-х гадах прошлого века, часто не имели устройств позиционирования и предполагалось, что пользователь будет подключать внешнее устройство. Для работы с современными графическими интерфейсами требуется какое-либо устройство позиционирования, например мышь, сенсорная панель или TrackPoint.
Устройство TrackPoint ll/lll/IV
В октябре 1992 года IBM на своих новых компьютерах ThinkPad 700 и 700С внедрила качественно новое устройство позиционирования^ названное TrackPoint II. Это устройство, часто называемое манипулятором, представляет собой небольшой резиновый рычажок, находящийся на клавиатуре между клавишами <G>, <Н> и <В>. После появления мыши это был самый решительный шаг вперед в развитии технологии манипуляторов.
Такое устройство практически не занимает места на клавиатуре, не имеет подвижных частей, которые могли бы сломаться или загрязниться. Л самое главное — от вас не требуется убирать руки с клавиатуры, что очень удобно, если вы печатаете вслепую.
В 1993 году IBM представила портативную систему ThinkPad 700, которая включала в себя устройство TrackPoint II (интегрированное указательное устройство). Спустя некоторое время появились улучшенные модели TrackPoint III и IV, обладающие более высокой чувствительностью и удобством использования.
Замечание
Устройство TrackPoint II не имеет никакого отношения к устройству с аналогичным названием TrackPoint, которое являлось гибридом мыши/трекбола и просуществовало весьма недолго. В настоящее время на рынке присутствуют устройства TrackPoint III и IV, поэтому, чтобы не запутать читателя, далее эти ’устройства будут именоваться просто TrackPoint.
Конечный вариант TrackPoint представляет собой маленький резиновый рычажок красного цвета, расположенный между клавишами <G>, <Н> и <В>. Основная и дополнительные кнопки, аналогичные кнопкам мыши, расположены под клавишей <пробел>, где до них легко дотянуться большими пальцами, что позволяет вообще не убирать руки с клавиатуры.
Исследования, проведенные изобретателями этого устройства, показали; на то, чтобы перенести руку с клавиатуры на мышь и обратно, уходит около 1,75 с. Если вы печатаете со скоростью 60 знаков в минуту, то теряете на этом около двух слов. При работе с TrackPoint практически все это время экономится. Одновременно нажимая на рычажок и кнопку, можно легко перемещать объекты на экране.
Исследования также подтвердили, что использование устройства TrackPoint вместо мыши позволяет достичь 20%-ного повышения производительности, особенно если пользователю приходится много работать с текстовыми редакторами, электронными таблицами и прочими офисными приложениями, В ходе тестовых испытаний TrackPoint Ш группе пользователей настольных компьютеров предоставили как традиционные устройства типа мыши, так и TrackPoint. Через две недели 80% пользователей отключили мыши и полностью перешли на TrackPoint, поскольку по сравнению с мышью он обладает рядом неоспоримых преимуществ.
Еще одно достоинство TrackPoint состоит в том, что его можно использовать вместе с мышью, обеспечив двойное управление указателем. На экране присутствует только одни указатель, но его можно перемещать как с помощью TrackPoint, так и с помощью подключенной мыши. С этими устройствами могут работать два пользователя (перемещая при этом один итог же указатель!). Приоритетом пользуется устройство, начавшее перемещение, и управление указателем сохраняется за ним до окончания движения. Второе устройство позиционирования при этом автоматически блокируется.
Компания IBM предложила несколько вариантов устройства TrackPoint, используемых в портативных компьютерах и высококачественных клавиатурах, реализуемых под торговыми марками IBM, Lexmark и Unicomp. Производители портативных компьютеров HP и Toshiba запатентовали собственное устройство TrackPoint (в компании Toshiba это устройство получило название Accupomt\
Я сравнивал TrackPoint с другими устройствами позиционирования для портативных компьютеров. Например, Trackball (трекбол), встроенный в клавиатуры некоторых систем, использовать не очень удобно, да и руки с клавиатуры приходится убирать. Кроме тоге, мышь
и трекбол (особенно его миниатюрный вариант) часто отказываются работать при попадании в них пыли и грязи.
К сожалению, многие производители портативных систем отказались приобрести лицензию на технологию TrackPoint у IBM, а вместо этого пытаются копировать ее, используя худшие датчики и программное обеспечение. Большинство недостатков этих нелнцензиро- ванных устройств состоит в том, что они работают не очень хорошо и, как правило, медленнее; кроме того, они менее чувствительны и аккуратны.
Устройства TrackPoint III/IV отличаются от предыдущего в основном материалом, из которого изготовлен резиновый колпачок. Если в TrackPoint II от IBM и в Accupoint от Toshiba колпачки изготавливались из силиконовой резины, которая легко пачкалась и становилась липкой, что требовало очистки, то колпачки TrackPoint II1/IV изготовлены из другого, более шероховатого материала. Их не нужно постоянно очищать. Я пользовался обоими типами уст1юйств и могу сказать, что TrackPoint I1I/IV более удобны.
Замечание
В устройстве Accupoint компании Toshiba используются такие же датчики давления, как и в TrackPoint III.
Установить колпачок очень просто: снимите старый и установите новый.
Еще одно различие между TrackPoint II и TrackPoint Ш/IV заключается в программном обеспечении. IBM добавила элементы так называемого противоположного инерционного воздействия, или технологию QuickStop. Программное обеспечение учитывает не только то, насколько'быст]х> вы двигаете указателем, но и то, как быстро вы нажимаете и отпускаете устройство.
Устройство TrackPoint IV включает в себя дополнительную кнопку прокрутки, а также возможность нажатия на сам манипулятор для выбора элементов аналогично тому, как это делается с помощью левой кнопки мыши. Новые возможности еще больше расширили эффективность TrackPoint.
Таким образом, пользователям, обладающим навыками скоропечатания, предпочтительнее использовать портативные системы с лицензированным компанией IBM манипулятором TrackPoint (например, ноутбуки Toshiba). Это устройство более удобно в применении, чем сенсорные панели, поскольку отсутствует необходимость переноса рук с клавиатуры, а следовательно, увеличивается скорость набора текста. Кроме того, манипулятор обеспечивает высокую точность позиционирования. Для адаптации к устройству понадобится какое-то время, что, однако, компенсируется впоследствии.
Преимуществами TrackPoint могут насладиться не только пользователи портативных систем. Кроме клавиатур ноутбуков, манипулятор встречается и в обычных настольных клавиатурах, например компании Lexmark, которая выпускает ряд моделей, оснащенных TrackPoint. В результате пользователю как настольной, так и портативной системы не придется заново адаптироваться для работы с ними. Некоторые клавиатуры подобного рода продаются компанией Unicomp, a IBM поставляет в розницу модели, оснащенные манипулятором TrackPoint IV.
Сенсорная панель
В 1994 году компания Cirque создала новое устройство позиционирования, которое было названо сенсорной панелью (.touch pad) или указательным планшетом (track pad). Эта технология, получившая название Glide Point, была приобретена компанией Alps Electric, которая использовала термин Glidepoint для обозначения сенсорных панелей. В нем используется плоский квадратный планшет, который реагирует на положение пальца. Это устройство работает по тому же принципу, что и емкостные датчики, используемые в качестве кнопок управления лифтами, которые устанавливаются в некоторых офисах и гостиницах.
В портативных компьютерах устройства Glidepoint размещаются не между клавишами, а под клавишей пробела и измеряют давление, оказываемое пальцем, на планшет. Датчик под планшетом (рис. 13.13) преобразует движение пальца в движение указателя на экране. Несколько производителей портативных компьютеров приобрели лицензию на это устройство в компании Alps и оснащают им свои системы. Сенсорные панели часто встраиваются в различные клавиатуры среднего и высшего классов для настольных систем и обычно располагаются с правой стороны от области печати.
Покрытие
Рис. 13.13. Внутреннее устройство сенсор пой панели
Для того чтобы нажать кнопку на экране компьютера, пользователю достаточно установить на пей курсор и один или два раза легко ударить кончиком пальца по сенсорной панели. Кроме того, сенсорные панели оснащены кнопками, аналогичными по своим функциям кнопкам мыши. В процессе '‘перетаскивания” элементов эти кнопки не используются, так как достаточно установить курсор на переметаемый объект, нажать на сенсорную панель пальцем и, удерживая его, перемеслтть курсор на нужное место. Далее нужно всего лишь отпустить палец, и элемент останется на новом месте. Более сов]>еменные модели включают в себя кнопки с дополнительными функциями, которые действуют примерно так же, как и горячие клавиши клавиатур.
Сенсорные панели в основном используются в портативных компьютерах и настольных клавиатурах с интегрированными устройствами позиционирования, хотя отдельные версии сенсорных панелей компаний Cirque и Alps продаются в качестве замены мыши в настольных системах. В настоящее время сенсорные панели Cirque реализуются в розницу под торговой маркой Fellowes или могут быть заказаны непосредственно на Web-узле компании Cirque. Устройство Internet Touchpad (реализуемое также компанией Fellows) имеет улучшенное программное обеспечение, поддерживающее различные положения пальцев, программируемые “горячие" кнопки, а также содержит другие возможности, которые упрощают работу с Web-страницам.
Несмотря на достаточно широкое применение, эта технология имеет ряд недостатков. Управление устройством зависит от сопротивления кожи и содержания на ней влаги, а также от чувствительности и подвижности пальцев. Но самым большим недостатком является то, что для работы с сенсорным датчиком необходимо снимать руки с клавиш, а это существенно замедляет работу. С другой стороны, если вы не печатаете вслепую, то управлять сенсорным датчиком вам будет проще, чем TrackPoint. Для портативных систем указательные устройства типа сенсорного датчика предпочтительнее трекбола или внешней громоздкой мыши.
Если в портативной системе обычная мышь вам не нужна, то идеальным вариантом станет компьютер, имеющий сенсорную панель и устройство позиционирования TrackPoint. Попробуйте набрать текст, поработайте с файлами, с какой-нибудь графической программой и решите, какое из устройств больше подходит.
Интерфейсы мыши
Мышь можно подключить к компьютеру тремя способами:
через последовательный интерфейс;
через порт PS/2;
через порт у ни версалыюй последовательной шины (USB).
Последовательный интерфейс
В большинстве старых PC-совместимых компьютеров мышь подключается через последовательный интерфейс. Как и у других последовательных устройств, соединительный кабель мыши оканчивается 9- или 25-штыревым разъемом. В этих разъемах (DB-9 или DB-25) используется всего несколько контактов — остальные лишние.
Поскольку в большинстве компьютеров предусмотрено два последовательных порта (С0М1 и COM2), мышь можно подключать к любому из них. При запуске программа- драйвер проверяет порты и определяет, к какому из них подключена мышь. Если в качестве последовательного порта определен порт СОМ 3 или СОМ 4, то драйвер мыши может работать некорректно. Следует заметить, что большинство современных драйверов работают с любым из портов СОМ 1-4.
В связи с тем, что последовательная мышь не подключается непосредственно к системе, она не использует ее ресурсов. Оказываются запятыми лишь ресурсы того последовательного порта, к которому подключена мышь. Если, например, она подключена к порту COM2, то используется линия IRQ3 и адреса порта ввода-вывода 2F8h-2FFh.
Порт PS/2
В большинстве ноутбуков предусмотрен специальный порт мыши, встроенный в системную плату. Впервые он появился в 1987 году в компьютерах PS/2, поэтому его часто называют интерфейсом мыши PS/2. Это отнюдь не значит, что такая мышь может работать только С PS/2. Наоборот, подразумевается, что ее можно подключить к любому компьютеру, в котором порт установлен на системной плате.
Внимание!
Как уже упоминалось ранее в главе, разъемы mini-DIN, используемые для подключения клавиатуры и мыши во многих системах, физически и электронно совместимы, что не относится к передаваемым пакетам данных. Неправильное подключение устройств приведет к тому, что клавиатура и мышь не будут работать. Тем не менее не волнуйтесь, если вы подключили устройство в другой порт: поскольку электрические сигналы портов аналогичны друг другу, с устройством или портом ничего не случится.
Для порта мыши используется прерывание IRQ 12 и адреса ввода-вывода 60h и 64h. Поскольку порт мыши на системной плате соединен с контроллером клавиатуры 8042, его адреса в вода-вы вода те же, что и у этой микросхемы.
Комбинированная мышь
Эта мышь предназначена для подключения к портам двух типов. Большинство дешевых устройств, поступающих в розничную продажу, подключаются либо в последовательный порт, либо в порт PS/2; для подключения более дорогих устройств обычно используются порты PS/2 или USB. По сравнению с манипуляторами обычного типа, предназначенными для работы исключительно с портами PS/2 или USB, комбинированная мышь более функциональна.
Такую мышь можно подключать как к последовательному порту, так и к порту PS/2. Мышь сама определяет, к какому порту подключена, и настраивается соответствующим образом. Обычно такие устройства выпускаются с разъемом mini-DIN на конце кабеля и переходным адаптером на 9- или 25-контактный разъем последовательного порта.
Некоторые пользователи пытаются с помощью подобных переходников подключить "чистую" последовательную мышь к порту на системной плате или мышь PS/2 — к последовательному порту. В таком сочетании они работать не будут, и дело здесь не в переходном устройстве. Если явно не сказано, что мышь комбинированная (т е. одновременно И последовательная и PS/2), то она может работать только с тем интерфейсом, для которого спроектирована. В большинстве случаев тип мыши указывается на нижней крышке корпуса. Как подсказывает практика, если мышь продается без адаптера или поставляется вместе с компьютером, то она, скорее всего, не будет работать с адаптером.
USB
Порт USB чаше всего используется для подключения мыши, клавиатуры и других устройств ввода-вывода. Мышь USB, как и прочие USB-устройства позиционирования (например, trackball), имеет по сравнению с другими интерфейсами целый ряд преимуществ,
Мышь USB позволяет позиционировать указатель более точно и плавно, чем традиционная мышь PS/2. Типичная мышь PS/2 имеет частоту оповещения 40 Гц, в то время как мышь USB характеризуется средней частотой 125 Гц (большинство беспроводных устройств имеют частоту оповещения 40-50 Гц). Существуют утилиты, которые позволяют тестировать и корректировать эту частоту.
Мышь с дополнительными возможностями часто создается специально для порта USB. Одним из примеров является мышь Logitech iFeel — первое устройство, имеющее оптический датчик и силовую обратную связь. Во время перемещения указателя поверх кнопок Web-страниц, рабочего стола Windows или опций программного меню мышь начинает легко вибрировать. Эта мышь разработана исключительно для порта USB.
Мышь, клавиатура и другие устройства USB могут заменяться без выключения питания системы. В том случае, если вам удобнее работать с трекболом, а ваш коллега предпочитает мышь, разверните системный блок тыльной стороной к себе, отключите мышь и подключите собственное устройство. Возможность "горячей замены" — уникальная особенность порта USB,
Мышь USB может быть подключена к концентраторам USB, содержащимся в некоторых клавиатурах USB, или к автономному концентратору. Использование концентратора позволяет упростить процесс подключения млн отключения .мыши. Иначе говоря, вам не придется пролезать под столом для того, чтобы добраться до задней панели компьютера. Во многих компьютерах порт USB располагается на передней панели системного блока, что упрощает отключение мыши и даст возможность подключать ее без использования внешнего концентратора.
Несмотря на то что первые устройства позиционирования USB постоянно находились з высшей ценовой категории, в настоящее время можно приобрести приличную мышь USB за ту же цену, что и высококачественную комбинированную мышье последовательным и PS/2-поргом.
Если вы собираетесь использовать мышь USB в режиме MS-DOS, при работе в командной строке или для установки параметров BIOS, убедитесь в том, что система поддерживает режим USB Legacy.
Внешние устройства позиционирования
Мышь
Эти устройства выпускаются различными производителями, имеют разнообразные конструкции и размеры. Некоторые компании, взяв за основу стандартную мышь и перевернув ее, создали Trackball.
Среди производителей мышей наиболее крупными являются Microsoft и Logitech, Несмотря на внешнее разнообразие, нее устройства работают одинаково. Далее представлены основные компоненты мыши.
Корпус, который вы дериагге в руке и передвигаете по рабочему столу.
Механизм отслеживания перемещения мыши; шарик/ролик или оптические датчики.
Несколько кнопок (обычно две) для подачи (или выбора) команд.
Интерфейс соединения мыши с системой. В традиционных конструкциях для этого используется кабель и разъем; в беспроводных конструкциях применяются радиочастотные или инфракрасные приемопередатчики, расположенные в корпусе мыши и специальном модуле компьютера, который необходим для взаимодействия мыши с системой.
Корпус мыши сделан из пластмассы, и в нем практически нет движущихся компонентов. В верхней части корпуса, под пальцами, располагаются кнопки. Количество кнопок может быть разным, но обычно их только две. Для работы дополнительных кнопок или колеса прокрутки нужны специальные программы, как правило предоставляемые производителем. Хотя в Windows9x/Me/2000/XP и встроена поддержка колеса прокрутки, без драйвера производителя мыши все же не обойтись.
Мышь шарового типа
В нижней части мыши располагается небольшой покрытый резиной металлический шарик, который вращается при перемещении мыши по столу. Вращение шарика преобразуется в электрические сигналы, которые по кабелю передаются в компьютер.
Внешне мышь шарового типа выглядит довольно njx>CTO. Шарик контактирует с двумя валиками, одни из которых отслеживает перемещение мыши по оси X, а другой — по осн Y. Эта валики соединены с небольшими ребристыми дисками, через которые периодически проходят (или не проходят) лучи от источника света. Небольшие оптические датчики регистрируют вращение осей, улавливая отблески инфракрасных лучей, проходящих ври вращении валиков через ребра дисков. Отблески света преобразуются в перемещение вдоль соответствующей оси координат. Устройства подобного типа, называемые оптико-мехтшчески.ми датчиками, были наиболее распространенным типом механизмов мыши (рис. 13.14) до появления оптических мышей.
Оптическая мышь
Оптический метод регистрации перемещений сегодня является самым популярным. В первых конструкциях оптической мыши компании Mouse Systems, а также некоторых других применялся датчик, для работы которого требовался специальный коврик с координатной сеткой. Это привело к тому, что устройства этой конструкции, несмотря на их высокую точность, не получили широкого распространения.
Компания Microsoft возобновила производство этих устройств, создав IntelliMouse Explorer, В этой модели, как и в прежних конструкциях оптической мыши, для регистрации перемещений используется оптическая технология. В этой мыши нет движущихся элементов, кроме колеса прокрутки и кнопок, расположенных в верхней части корпуса. Также не требуется и специальный коврик, так как мышь может работать практически па любой поверхности. В этой конструкции вместо относительно простого оптического датчика, который применялся в предыдущих версиях оптической мыши, используется улучшенная модель сканера с зарядовой связью (Charge Coupled Device — CCD). Этот сканер, я сущности, является упрощенной версией датчика видеокамеры, который регистрирует перемещение, отслеживая изменение той поверхности, где расположена мышь. Функцию освещения поверхности выполняет светоизлучающий диод (light-emitting diode — LED).
При перемещении мыши шарик крутится
в направлении движения руки
Компьютер получает сигналы с помощью кабеля, по которому операционной системе передаются данные относительно направления, расстояния и скорости перемещения мыши
Кнопки мыши передают сигналы компьютеру, который, в свою очередь, направляет их программе
Поворот шарика приводит к перемещению пары внутренних роликов, расположенных к шарику под углом 90'. Один ролик контролирует вертикальное перемещение, второй — горизонтальное
Пара роликов соединена с колесом кодирования данных, которое поворачивается наравне с роликами
Металлические контакты вдоль края каждого колеса кодирования взаимодействуют с двумя контактными полосками, при этом возникают электрические
сигналы. Количество сигналов соответствует
скорости и расстоянию вертикального
или горизонтального перемещения мыши
Рис. 13.14. Оптико-механические датчики мыши
Камера прибора с зарядовой связью (ПЗС)Камера прибора с зарядовой связью (ПЗС)Светоизлучающий диод (С ИД), используемый для освещения поверхностиСветоизлучающий диод (С ИД), используемый для освещения поверхностиМодель Intelli Mouse Explorer является первой из растущего семейства оптических устройств, созданных компанией Microsoft (существуют и менее дорогие модели, например JntelliMouse Optical it Wheel Mouse Optical). Кроме того, Microsoft производит шаровые указатели (трекболы), также созданные на основе оптической технологии. К другом известным производителям оптической мыши и трекбола относятся компании Logitech, Genius, А4 Tech, SVEN, Kingston, Targus и др. На рис. 13.15 представлена типичная оптическая мышь.
Камера прибора с зарядовой связью (ПЗС)
Камера прибора с зарядовой связью (ПЗС)
Светоизлучающий диод (С ИД), используемый для освещения поверхности
Светоизлучающий диод (С ИД), используемый для освещения поверхности
Рис. 13.15. Оптическая мышь Logitech iFeel (вид спичу)
Благодаря своей универсальности И простому техническому обслуживанию (не говоря уже о непревзойденной точности позиционирования) оптическая мышь является достойным выбором для любой системы, а многообразие моделей позволяет приобрести такую мышь по ценам качественных традиционных устройств.
Оптическая мышь, как и традиционная мышь шарового типа, бывает проводной и беспроводной. По своим размерам беспроводная шаровая мышь больше обычной, что связано с необходимостью размещения батарей и громоздкого шарового механизма. При этом беспроводная оптическая мышь имеет примерно такие же габариты, как и высококачественные проводные устройства.
Хотя кабели бывают разные, их обычная длина составляет 120-180 см. В некоторых моделях вместо кабеля используется инфракрасный или радиопередатчик. Приемник подключается в порт мыши, а в самом манипуляторе с установленной батарейкой содержится компактный передатчик сигналов.
Замечание
Если есть возможность выбора, то более длинный кабель избавит от некоторых неприятных моментов и позволит перемещать мышь более свободно.
Взаимодействие мыши и компьютера осуществляется с помощью специальной программы-драйвера, которая либо загружается отдельно, либо является частью системного программного обеспечения. Например, для работы с Windows или OS/2 отдельный драйвер для мыши не нужен, но для большинства DOS-приложений он необходим. В любом случае драйвер (встроенный или отдельный) преобразует получаемые от мыши электрические сигналы в информацию о положении указателя и состоянии кнопок.
Стандартные драйверы Windows Ме/2000/ХР предназначены для традиционной двухкнопочной мыши с колесом прокрутки или без него. Тем не менее постоянно выпускаются новые модели с дополнительными кнопками и колесами прокрутки, для использования которых необходим специальный драйвер, поставляемый производителем манипулятора.
Шаровые указатели
Первым шаровым указателем, который я увидел за пределами зала игровых автоматов, был трекбол Wico, популярный для компьютерных и видеоигр середины 1980-х годов (например, Missile Command и т.п.). Этот указатель являлся копией восьмипозиционного аналогового джойстика Atari 2600, но отличался от него гораздо большей гибкостью.
Современные трекболы, в отличие от упомянутых шаровых указателей, применяются не в компьютерных играх, а прежде всего в делопроизводстве. В трекболах чаще всего используется стандартный "мышиный" механизм позиционирования, единственным отличием которого является различное расположение (в верхней или боковой части корпуса) и увеличенные размеры шарика. Сам корпус шарового указателя не перемещается; пользователь вращает шарик, а валики и диски, расположенные внутри корпуса трекбола, преобразуют его вращение в соответствующее перемещение курсора на экране компьютера.
Существует множество различных конструкций трекболов, к которым относятся эргономичные модели, соответствующие по форме правой руке пользователя, билатеральные модели, одинаково хорошо подходящие под правую и левую руки, оптические устройства, использующие вместо валиков и дисков оптические датчики, применяемые в наиболее современных конструкциях мыши, а также многокнопочные монстры, напоминающие блок дистанционного управления.
Увеличенные размеры корпуса шарового указателя позволяют разместить дополнительные электронные схемы и батареи питания, необходимые для беспроводных конструкций. Компания Logitech предлагает несколько беспроводных моделей шаровых указателей, использующих радиочастотные приемопередатчики.
Трекбол использует те же драйверы и разъемы, что и стандартная мышь. Драйверы, поставляемые с операционной системой, обеспечивают выполнение основных операций, но для достижения максимальной эффективности современных моделей обратитесь к их производителям, чтобы получить последние версии драйверов.
Беспроводные устройства ввода данных
В течение нескольких последних лет появилось множество беспроводных версий мыши и клавиатуры от разных производителей. Чаше всего в этих устройствах используются инфракрасные или радиочастотные коротковолновые приемопередатчики, подключенные к порту USB или PS/2, а также соответствующие приемопередатчики, расположенные в мыши или клан ату ре. Беспроводные устройства ввода данных предназначены для удобной работы в условиях ограниченного рабочего пространства, а также при использовании телевизора/монитора с большим экраном в качестве домашнего кинотеатра или вычислительной системы.
Многие производители, в том числе Microsoft, Logitech и менее крупные компании, предлагают аппаратный комплект, в который входят беспроводные мышь и клавиатура, совместно использующие один приемопередатчик. Поскольку подобные устройства поддерживают наиболее современные возможности, включая программируемые клавиши, мультимедийные клавиши, клавиши доступа в Internet и оптические датчики, эти комплекты содержат не только наиболее эффективные модели, выпущенные данным производителем, но и обходятся дешевле, чем при отдельном приобретении мыши и клавиатуры.
Проблемы беспроводных устройств позиционирования
Прежде чем выложить деньги за беспроводные устройства позиционирования, которые будут использоваться с несколькими компьютерами, необходимо учесть ряд особенностей.
Блокировка линии визуализации. При возникновении каких-либо препятствий на пути инфракрасного луча, проходящего к приемнику, подключенному к системе, инфракрасные устройства не будут работать. Поэтому предпочтительнее использовать радиочастотные беспроводные устройства.
Интерференция радиочастот. В первых конструкциях беспроводной мыши использовались аналоговые блоки настройки, синхронизирующие частоту сигнала. В настоящее время в таких устройствах обычно применяются циф>ровые селекторы. Но применение нескольких подобных устройств, работающих на соседних частотах, приводит к тому, что приемник может получить данные, отправленные “чужой" мышью или клавиатурой. Кроме того, металлические панели и мебель могут привести к искажению сигнала и вызвать ошибочное движение курсора. Если вы планируете установить в одной комнате несколько компьютеров, оснащенных беспроводными устройствами ввода, постарайтесь после настройки каждого компьютера делать хотя бы получасовой перерыв, который требуется для синхронизации устройства ввода с соответствующим приемопередатчиком. Для получения дополнительной информации по (решению проблем, связанных с интерференцией, обратитесь к изготовителю устройства,
Долговечность и доступность батарей. В первых беспроводных устройствах иногда использовались дорогие нестандартные батареи. Сегодняшние модули работают на батареях достаточно распространенных типов. Долговечность батареи ААЛ, как правило, не превышает шести месяцев. Поэтому своевременно позаботьтесь о наличии запасных батарей для устройств ввода данных. Программное обеспечение, поставляемое в комплекте с мышью такими компаниями, как Logitech, выводит на экран сообщение об исчерпании заряда батареи. Кроме того, при использовании беспроводной оптической мыши попробуйте перемещать ее по более яркой и одноцветной поверхности, поскольку во многих устройствах такого типа оптические сенсоры настраиваются в соответствии с уровнем освещения поверхности, а для ее подсветки используется встроенный светодиод. Чем меньше энергии требуется светодиоду, тем дольше прослужит батарея.
Размещение. Радиус действия беспроводных устройств колеблется от 180 до 900 см. Перед покупкой манипулятора определитесь с его расположением. Например, а офисе зачастую одновременно используется несколько устройств, поэтому во избежание взаимной интерференции желательно иметь устройство с небольшим радиусом действия. С другой стороны, домашнему пользователю, желающему находиться подальше от экрана монитора, необходим более эффективный манипулятор, в частности с поддержкой Bluetooth.
Личный опыт пользователя. Каждый пользователь возлагает на беспроводные устройства ввода данных определенные надежды, но в целом эти устройства практически не отличаются от своих проводных “собратьев". Отсутствие кабеля, соединяющего системный блок и беспроводную мышь или клавиатуру, сначала даже не будет замечаться. Страстным игрокам, которым крайне важно быстрое время отклика на перемещение мыши, лучше воспользоваться проводной оптической мышью, а не ее беспроводным аналогом, поскольку время их реакции несколько отличается. Некоторые мыши необходимо переместить до 0,25 см для того, чтобы это отразилось на движении экранного указателя. При серьезной работе с графическими пакетами необходима большая точность позиционирования, поэтому более приемлемой будет проводная оптическая мышь.
Эффективность перемещения указателя. Традиционный 11роволные оптические мыши передают данные о своем расположении примерно 120 раз в секунду, тогда как беспроводные устройства, использующие приемник USB, передают свои координаты 40-50 раз в секунду. Для компьютерных игр оптимальной является обычная проводная мышь, которая обеспечивает более высокую скорость реагирования.
Глава 14
Дополнительные аксессуары
Существует множество дополнительных устройств, используемых вместе с ноутбуками. Такие устройства предоставляют возможности, поддержку которых непрактично или нежелательно из иеновых соображений интегрировать в портативные компьютеры. Многие сферы применения ноутбуков требуют использования дополнительного аппаратного обеспечения.
Обратите внимание, что аксессуаров для ноутбуков продается даже больше, чем различных дополнительных устройств для настольных ПК. Владельцы ноутбуков могут использовать не только аксессуары настольных ПК, но и разнообразные устройства, предназначенные исключительно для портативных компьютеров. Единственными устройствами, недоступными для портативных компьютеров, являются внутренние адаптеры расширения и жесткие диски, хотя даже они могут устанавливаться в ноутбуки некоторых моделей. В следующих разделах рассматриваются самые распространенные периферийные устройства, используемые совместно с портативными компьютерами.
Сумки для переноски
Возможно, самым популярным аксессуаром для портативных компьютеров является сумка для переноски, так как, используя дорогой портативный компьютер вне стен дома или офиса, необходимо обеспечить его “выживание" без повреждении. Многие носят портативные компьютеры в портфелях, рюкзаках и обычных сумках, однако для обеспечения настоящей защиты ноутбук должен переноситься в специально предназначенных для этого сумках, оборудованных амортизаторами, смягчающими последствия случайных ударов и падений.
В сумках для ноутбуков используется несколько амортизаторов различных типов. Самым простым и распространенным является пенорезина. В некоторых сумках такая амортизация дополняется закреплением портативного компьютера с помощью прорезиненной ленты, а в некоторых используется надувная амортизация, однако при этом для извлечения компьютера приходится выпускать воздух из амортизирующей системы.
Сложно измерить амортизирующую способность сумки, не уронив ее несколько раз на твердую поверхность. Но грубую оценку можно получить, нажав на дно и боковые стенки сумки. Конечно, чем толще стенки, тем лучше. Пена должны быть мягкой, но не слишком. Дно должно быть толще, чем стенки сумки.
Одной из распространенных причин повреждения портативного компьютера является разрыв наплечного ремня, а следовательно, падение сумки на землю. Удостоверьтесь, что крепления наплечного ремня сделаны из металла, а нс из пластика.
Вместимость сумок для переноски может быть разной. Большинство сумок имеют несколько отделений. Самое большое предназначено для переноски портативного компьютера; оно же оснащено хорошими амортизаторами. В больших сумках есть второе защищенное отделение, предназначенное для переноски таких устройств, как портативный принтер. Как минимум, одно отделение меньшего размера выделяется под хранение блоков питания и телефонных кабелей. Поскольку вместе с портативным компьютером часто переносят бумажные материалы, обратите внимание на сумки, которые могут вместить, например, несколько журналов. Таким образом, покупая сумку, следует иметь при себе не только ноутбук, но и два-три журнала.
Изданный момент доступно несколько типов сумок для переноски (табл. 14.1).
Таблица 14.1. Сумки для переноски ноутбуков
Тип
Вес (фунтов)
Цена, долларов США
Нейлоновая сумка
3-5
40-150
Кожаная сумка
4-6
150-400
Рюкзак
3-5
50-125
Сумка на колесах
а-is
100-200
Усиленная сумка
10-20
100-300
Рассмотрим эти типы сумок для переноски подробнее.
Нейлоновые сумки
Самые дешевые сумки для переноски портативных компьютеров имеют мягкие нейлоновые стенки. Эта простая и довольно легкая сумка имеет достаточно места для размещения аксессуаров портативного компьютера и бумаг, а также обеспечивает неплохую защиту ноутбука (рис. 14.1).
Рис. 14.1. Популярная сумка Targus NotePac
Хотя нейлоновые сумки недороги и практичны, с ними связаны две проблемы. Во-первых, такая сумка дает понять окружающим, что в пей переносится портативный компьютер, делая его владельца вероятной мишенью для злоумышленников. Вторая проблема — быстрый износ таких сумок: за год использования сумка может совершенно потерять привлекательный внешний вид.
Кожаные сумки
Такие сумки предназначены для руководящего состава компаний. Они весят несколько больше нейлоновых, не обеспечивают по сравнению с ними дополнительную защиту, но намного лучше выглядят в офисной обстановке. Обратите внимание, что объем кожаных сумок меньше, чем у нейлоновых.
Рюкзаки
Студенты высших учебных заведений, как правило, пользуются рюкзаками. Для них создан рюкзак со специальным амортизированным отделением для переноски ноутбука. Одно из преимуществ рюкзака — возможность полностью скрыть от посторонних глаз тот факт, что в нем находится дорогое портативное устройство. Однако, несмотря на защиту, падение рюкзака может привести к повреждению ноутбука. Удостоверьтесь в качестве наплечных ремней рюкзака.
Сумки на колесиках
Одним из заметных изобретений в области обычных устройств для переноски стал чемодан с колесами. Аналогичным образом появились и сумки на колесиках для портативных компьютеров. Такие сумки особенно удобны, если необходимо взять с собой, например, портативный компьютер, проектор, принтер, камеру и набор других аксессуаров.
В частности, обратите внимание на сумку Shuttle от компании Targus. Она состоит из большого отделения на колесах и еще одного, меньшего, отделения (рис. 14.2). Большая сумка на колесах позволяет взять с собой все необходимые аксессуары, документы и, конечно, сам ноутбук.
Это самая большая сумка, соответствующая нормам FAA для хранения над пассажирскими креслами, поэтому ее можно брать с собой в самолет. Она позволяет доставить на рабочее место все необходимые устройства, инструменты, кабели, диски и аксессуары, после чего для переноски портативного компьютера можно пользоваться меньшей сумкой.
Рис. 14.2. Targus Shuttle, большая сумка на колесах с меньшей сумкой для портативного компьютера
Сумка Shuttle имеет ручки в верхней части и на боку для облегчения переноски, а также снабжена телескопической ручкой для перевозки на колесах. Колеса установлены на шариковых подшипниках и хорошо работают на любых поверхностях. Сумка имеет два амортизированных отделения с перемещаемой стенкой. В каждом отделении есть несколько карманов для компонентов меньшего размера, а также компакт-дисков, гибких дисков, адаптеров PC Card, карандашей и т.д. Молнии имеют небольшие отверстия для замков или петель. Боковая часть сумки снабжена дополнительными внешними карманами для документации, бумаг и разной мелочи. Такая конструкция “сумки в сумке" полностью удовлетворит запросы любого пользователя.
Контейнеры
В некоторых ситуациях сумки из мягкого материала использовать нельзя. В таких случаях пригодится специальный контейнер, изготовленный из металла или жесткого нейлона, снабженного дополнительной защитой. Однако такая защита связана с дополнительной стоимостью, иногда превышающей стоимость кожаной сумки.
Максимально защищенный контейнер может соответствовать стандарту АТА (Air Transportation Association Specification) 300 (рис. 14.3). Часто такой контейнер называют полетным контейнером АТА или просто полетным контейнером. Организация АТА была основана в 1936 году и является первой и единственной торговой организацией на основных авиалиниях США. Стандартом АТА Spec 300 описываются проектирование, производство и контроль эффективной упаковки продукции, поставляемой потребителям по воздуху Этот стандарт может служить руководством для создания контейнеров, пригодных для перевозки самолетами. Контейнеры, соответствующие стандарту АТА Spec 300, способны выдержать до 100 перевозок по воздуху, включая связанную с этим транспортировку по земле.
Рис. 14.3. Контейнеры Anvil Case, соответствующие стандарту АТА Spec 300
Такие контейнеры обычно используются для перевозки музыкальных инструментов, произведений изобразительного искусства, выставочного оборудования и т.п. Контейнеры АТА исключительно выносливые, но при этом очень тяжелые. Обычно контейнеры изготавливают из усиленной фанеры и металла или специально пластика. Внутри контейнеры полностью состоят из пенорезины, которая может быть вырезана точно под форму оборудования, защишая его от перемещения внутри контейнера и взаимных соударений. Контейнеры АТА обычно имеют съемные колеса для перевозки, а некоторые даже снабжены водонепроницаемыми корпусами с уплотнителями па стыках. Практически всегда такие контейнеры оборудованы петлями и замками для обеспечения безопасности.
Контейнеры АТА являются идеальным решением для тех, кто перевозит ноутбуки и другое компьютерное оборудование с места на место. Одним из самых известных производителей контейнеров АТА является компания An vil Case (www.anvilcase.com).
Док-станции
Одним из самых популярных аксессуаров для ноутбуков стала док-станция (доковая станция) того или иного типа, предназначенная для расширения возможностей портативного компьютера. Существует два типа этих устройств: полноценные док-станции и менее дорогие повторители портов.
Док-станции различаются размером и формой и иногда достигают размера настольного компьютера. Фактически док-станция имеет две основные функции: во-первых, предоставляет портативному компьютеру возможности расширения, недоступные из-за небольшого корпуса ноутбука, во-вторых, позволяет одновременно подключать к ноутбуку большое количество устройств.
Док-станция Compaq Expansion Base представлена на рис. 14Л. К такой док-станции можно подключать ноутбуки серии Compaq Evo. Кроме того, предоставляется сетевой адаптер 10/100 Etnernet, два отсека для устройств хранения, отсек для устройства хранения половинного размера, два разъема PCI, полный набор разъемов ноутбука и подставка под монитор.
Рис. 14.4. Портативный компьютер Compaq Evo, подключенный к док-станции Compaq Expansion Base
В большинстве офисов комбинация из портативного компьютера и док-станции используется в качестве настольного компьютера. В такой ситуации пользователи работают с клавиатурой и мышью стандартного размера. Информация выводится на большой внешний экран. Кроме того, док-станиия может содержать множество дополнительных устройств, например сетевые адаптеры, внешние динамики, жесткие диски или накопители на компактдисках, дополнительные разъемы PC Card и зарядное устройство для батарей. Некоторые
док-станции поддерживают установку адаптеров расширения для настольных ПК, а также различных устройств хранения. Например, можно установить высокопроизводительный видеоадаптер или накопитель с поддержкой записи па DVD, размер которого еще не был адаптирован для установки в корпус ноутбуков.
Как уже отмечалось, комбинация портативного компьютера и док-станции может рассматриваться как настольный компьютер, за одним исключением: в любой момент пользователь может отключить портативный компьютер от док-станции и взять его с собой в дорогу.
Таким образом, благодаря док-станции можно получить два компьютера в одном: полноценный настольный ПК в офисе и портативный компьютер в дороге. Преимущества такого подхода очевидны. Во-первых, стоимость портативного компьютера и док-станции значительно меньше стоимости портативного и настольного компьютеров; это касается как аппаратного обеспечения, так и лицензий на программное обеспечение. Во-вторых, из-за использования только одного компьютера пользователям не требуется постоянный контроль за синхронизацией данных двух компьютеров. Наличие док-станини и современного ноутбука позволяет вообще избежать утомительного процесса синхронизации, предоставив наилучшее возможности портативных и настольных компьютеров.
Иногда пользователь может иметь две док-станции: одну в офисе, а вторую дома. В последнем случае один портативный компьютер выполняет работу трех компьютеров: одного портативного и двух настольных.
При подключении портативного компьютера к док-станции операционная система должна “знать”, что компьютер получил целый набор новых периферийных устройств. Такие операционные системы, как Windows 9х, Windows Me, Windows 2000 и Windows ХР, поддерживают несколько профилей оборудования, которые можно использовать для ноутбука.
Замечание
Профиль оборудования представляет собой набор конфигурационных параметров для устройств, взаимодействующих с операционной системой.
При работе с док-станцией один профиль оборудования создается для компьютера, не подключенного к док-станции, а второй — для подключенного к докстанпии.
Док-станции закрытых стандартов
Обратите внимание на то, что большинство док-станинй основаны на закрытых стандартах и предназначены для использован гея вместе с портативными компьютерами одного производителя или даже одной модели. Если после приобретения портативного компьютера вместе с док-стан иней планируется переход к другому ноутбуку, старая док-станция окажется бесполезной. Таким образом, производители портативных компьютеров используют док- станции в качестве метода удержания покупателей от перехода к другому производителю. Постепенно производителям становится все сложнее адаптировать новые модели ноутбуков к док-станциям, которые были выпущены пять и более лет назад. Особенно это относится к новым семействам ноутбуков, которые значительно отличаются формой и размером от предыдущих моделей. Например, при переходе от большого портативного компьютера, предназначенного для замены настольного компьютера, к ультралегкому или планшетному портативному компьютеру того же производителя не стоит удивляться несовместимости старой док-станции и нового компьютера.
Как и в случае других товаров от одной компании, отсутствие конкуренции негативно сказывается на цене док-станции. Чтобы снизить стоимость решения, пользователю необходимо подумать о приобретении повторителя портов, который обладает меньшими возможностями и ценой.
Док-станции сторонних производителей
Существует лишь несколько универсальных док-станций. Вместо закрытого интерфейса док-станции в нижней или задней области корпуса ноутбука в таких док-станциях применяется один из стандартных высокопроизводительных интерфейсов, например порт USB или разъем CardBus PC Card.
Док-станции компании Mobility Electronics (www.mobilityelectronics.com) оснащены параллелыгы ми и последовательными портами, разъемами PS/2 для подключения мыши и клавиатуры, а также разъемами PC Card.
Снижение популярности док-станций
Стоит отметить, что в последние годы происходит снижение уровня популярности док- станций. В первые годы развития портативных компьютеров жидкокристаллические экраны имели небольшой размер и недостаточно качественное изображение, поэтому многим пользователям требовалось подключение внешних электронно-лучевых мопито]юв. Кроме того, многие устройства хранения данных и сетевые адаптеры нельзя было подключить к ноутбуку. Док-станции, оборудованные подставками для тяжелых электронно-лучевых мониторов, предоставляли возможность использования больших экранов и быстрых сетевых подключений. Корпоративные клиенты приобретали док-станции, чтобы избежать покупки портативного и настольного компьютеров.
В настоящее время жидкокристаллические экраны ноутбуков обладают достаточной диагональю и качеством изображения, поэтому внешний монитор практически не предоставляет дополнительных преимуществ. Кроме того, большинство сетевых адаптеров и устройств хранения можно прямо подключить к ноутбуку. Повторители портов поддерживают многие возможности полноценных док-станций без привязки к определенной серии моделей портативных компьютеров. Поэтому многие покупатели не видят необходимости в приобретении аксессуара стоимостью 500 долларов, который не обладает явными преимуществами, в результате чего многие производители портативных компьютеров не предлагают док-станции для новых моделей ноутбуков.
Повторители портов
Как уже отмечалось, многие пользователи не нуждаются в большинстве возможностей, предоставляемых полнофункциональными док-станциями. Им вполне достаточно возможности подключения сетевого адаптера и простого способа подключения и отключения периферийных устройств. Повторитель портов проектировался для удовлетворения запросов именно таких пользователей (рис. 14.5).
Рис. 14.5. Повторитель портов Toshiba Advanced Port Replicator И, показанный со стороны лицевой и задней панели
Повторитель портов содержит немало разъемов, включая два разъема PS/2 (для клавиатуры I! мыши), один разъем RJ-11 для телефонной линии, один разъем RJ-45 для сетевого кабеля, два порта USB, два разъема для подключения монитора (стандартный RGB и DVI), порт IEEE 1394 (FireWire) и разъемы параллельного и последовательного портов. Как подсказывает название, основной задачей повторителя портов является дублирование разъемов, уже доступных на задней панели ноутбука. В большинстве случаев повторитель портов также содержит дополнительные разъемы, отсутствующие в ноутбуке Среди дополнительных разъемов могут встречаться сетевой адаптер, порты USB, а также различные видео- и аудиоинтерфейсы.
В типичной конфигурации к повторителю портов может быть подключен внешний блок питания, мышь, принтер, сетевой и телефонный кабели. Для подключения к этим устройствам достаточно подсоединить ноутбук к повторителю портов, что сэкономит немало времени. По завершении работы достаточно с помощью кнопки или рычага отключить портативный компьютер от повторителя портов.
В действительности процесс подключения может оказаться несколько сложнее, чем кажется. Повторитель портов обычно имеет два или три пластиковых выступа, которые совпадают с пазами на корпусе портативного компьютера. Эти пазы позволяют добиться точного позиционирования штекера повторителя портов напротив разъема на корпусе ноутбука. Этот разъем имеет десятки контактов и используется для передачи сигналов между внешними разъемами повторителя портов и ноутбуком. Как только ноутбук будет полностью подключен к повторителю портов, специальный зажим зафиксирует положение компьютера, издав характерный щелчок.
Большинство повторителей портов снабжены сетевым интерфейсом. Несколько лет назад повторители портов зачастую приобреталисьрменно по этой причине. Однако в настоящее время большинство ноутбуков оборудованы сетевыми адаптерами с проводным или беспроводным интерфейсами и наличие сетевого интерфейса в повторителе портов стало не столь важным.
Повторители портов закрытых стандартов
Как и док-станции, повторители портов являются устройствами, основанными на закрытых стандартах. Повторители проектируются для использования вместе с портативными компьютерами одного производителя. Некоторые производители добились неплохой совместимости между старыми моделями повторителей портов и новыми моделями ноутбуков. К сожалению, несмотря на популярность повторителей портов, стандартного разъема для подключения таких устройств не существует. Производители портативных компьютеров хорошо понимают, что, купив повторитель портов компании XYZ, потребитель, скорее всего, защитит свои капиталовложения, приобретая устройство с логотипом XYZ. Если впоследствии возникнет желание приобрести портативный компьютер другого производителя, старый повторитель портов окажется бесполезным.
Поскольку на рынке повторителей портов отсутствует конкуренция, цена может оказаться довольно высокой. Воспользовавшись универсальным повторителем портов, можно сэкономить и не привязываться к одному производителю.
Повторители портов сторонник производителей
Повторители портов обеспечивают меньше функциональных возможностей, чем док- станции, поэтому задача сторонних фирм по проектированию универсальных повторителей портов намного упрощается. Некоторые производители (например, Dell) даже рекомендуют приобретать такие аксессуары на собственных Web-узлах.
Универсальные повторители портов оснащены стандартными высокопроизводительными интерфейсами, например CardBus PC Card или USB.
В этой отрасли можно отметить две компании: Mobility Electronics и Targus. Обе предлагают универсальные повторители портов, которые подключаются к портативному компьютеру через порт USB. Обратите внимание, что такие повторители портов обычно не в состоянии подавать питание на портативный компьютер. Таким образом, в большинстве случаев поль-
зователю придется подключать портативный компьютер не только к повторителю портов, но и к внешнему блоку питания.
Универсальный повторитель портов (Targus USB Mobile Expansion Hub) представлен на рис. 14.6. Это устройство стоимостью 100 долларов подключается к ноутбуку по шине USB и содержит концентратор USB с двумя портами и собственным питанием, параллельный порт, последовательный порт и два порта PS/2 (для подключения мыши и клавиатуры).
Рис. 14.6. Повторитель портов Targus USB Mobile Expansion Hub (вид сверху и сзади)
Секционные модули
Кроме док-станций и повторителей портов, некоторые ноутбуки, особенно модели меньшего [>азмера, поддерживают подключение секционных модулей. В этих устройствах предоставляются такие дополнительные возможности, как оптический накопитель или сменная вторая батарея. Секционные модули подключаются к нижней части ноутбука.
Преимуществом модуля является получение дополнительных возможностей без снижения портативности ноутбука. В отличие от док-станций, модуль и ноутбук уместятся в одной сумке.
Примером повторителя портов такой формы служит устройство IBM ХЗ UltraBase стоимостью 200 долларов (рис. 14.7). Благодаря этому модулю портативный компьютер получает дополнительные устройства (например, накопитель DVD) без существенного увеличения веса и портативности.
Секционные модули проектируются для конкретной модели ноутбука, поэтому универсальных модулей не существует.
Встроенные отсеки устройств
Портативные компьютеры имеют еще одно преимущество по сравнению с настольными — модульные отсеки для удобной установки новых накопителей. Все, что необходимо сделать, это навлечь старый накопитель и вставить новый. Оригинальным назначением модульных отсеков было создание легких портативных компьютеров с двумя накопителями. Проблема заключалась в том, что многие пользователи нуждались в трех накопителях: жестком диске, накопителе на гибких дисках и накопителе на компакт-дисках. Встроенный модульный отсек позволил пользователям менять накопитель на гибких лисках на дисковод для компакт-дисков и наоборот. Для одновременного использования трех накопителен применялся специальный кабель, позволяющий подключать накопитель на гибких дисках как внешнее устройство.
В настоящее время многие производители перестали устанавливать накопители на гибких дисках в портативные компьютеры стандартных моделей. Несмотря на это, модульные отсеки продолжают использоваться для подключения современных оптических накопителей.
Рис. 14.7. Повторитель портов IBM ХЗ UltraBase, подключенный к ноутбуку IBM ThinkPad
Системы “все в одном"
Существует два класса портативных компьютеров, не оборудованных модульными отсеками. Первый класс включает в себя сверхлегкие ноутбуки и субноутбуки. Такие компьютеры слишком малы, чтобы иметь дополнительные накопители (кроме жесткого диска). Накопители на компакт-дисках подключаются к таким компьютерам в качестве внешних устройств. Обычно в эту категорию попадают и новые планшетные компьютеры.
Вторая группа систем "все в одном" состоит из больших портативных компьютеров, оборудованных жестким диском, накопителями на гибких дисках и компакт-дисках. Безусловно, этим список накопителей не ограничивается.
Модульные отсеки частных стандартов
К сожалению, основные производители портативных компьютеров используют соб*лвенные форматы модульных отсеков. Конкретное устройство хранения совместимо только с портативным компьютером определенного производителя и, скорее всего, даже не со всеми моделями ноутбуков одной серин. Производители ноутбуков используют собственные форматы модульных отсеков по двум причинам. Первая причина проста, как и в случае с док- станциями, — удержать потребителей от перехода к другому производителю. Идея заключается в том, что, купив дорогие устройства для модульных отсеков, потребитель не перейдет к другому производителю, обесценив собственные вложения в приобретенные устройства.
Еще одной причиной является общая концепция дизайна. В мире ноутбуков модульные отсеки относительно велики и в результате выступают в роли ограничивающего фактора при проектировании системы. С уменьшением размера портативных компьютеров приходилось уменьшать и модульные отсеки. Производители просто не могут себе позволить ждать утверждения нового стандарта на модульные отсеки, проектируя новый портативный компьютер с минимальным весом. -
Ешс одним фактором является отсутствие одного производителя, доминирующего на рынке ноутбуков. На рынок настольных компьютеров положительное влияние оказало раннее превосходство компании IBM, поэтому возможности систем IBM PC и АТ стали фактическими стандартами для всей компьютерной промышленности. Но к моменту роста популярности портативных компьютеров [ВМ перестала быть основным игроком на рынке, тем более на рынке ноутбуков, где она не имела серьезных успехов до выхода модели ThinkPad в 1990 году. Компания Toshiba несколько лет была успешным производителем портативных компьютеров, но никогда ее рыночная доля не была достаточной для того, чтобы заставить остальных производителей создавать портативные компьютеры, "совместимые с Toshiba".
Дизайн модульных отсеков меняется достаточно часто, и причиной тому служит их размер. С уменьшением размера ноутбуков и снижением толщины оптических накопителей уменьшается и размер модульных отсеков. Три основных производителя портативных компьютеров предлагают 15 различных типов модульных отсеков.
Типы модульных отсеков от трех основных производителей портативных компьютеров приведены в табл. 14.2.
Таблица 14.2. Встроенные модульные отсеки трех основных производителей ноутбуков
Встроенные модульные отсеки
Примеры портативных компьютеров, использующих такие отсеки
Высота модульного отсека, мм
Dell
Inspiron type
Inspiron 4100.4150. 8000, 8100. 8200
12,7
Latitude type
latitude Х200, W10, W40. WOO, C840. C810. C80O. C640. C610, C510. C600, C500.C400, 1400. LS. LT. LM. CP, CS, XP. LX
12,7
IBM
Ultra Bay
ThinkPad 770
17,5
UltraBayFX
ThinkPad 390, 172k
17.5
UltrasllmBay
ThinkPad 570, 600
12,7
UltraBay 2000
ThinkPad T20-23, A20-22.X20-24
12.7
UltraBay Phis
ThinkPad T23, T30, АЗО-31. X30
12.7
UltraBay Slim
ThinkPad T40
9,5
Toshiba
Style Bay
Satellite 52xx
12,7
Modular Bay
Satellite !2xxand3xxx
12.7
SelectBay
Tecra Bxxx
17,5
Slim SelectBay
Satellite Pro бхи. Portage 4xxx, and Tecra 9xxx
12,7
В следующих разделах более подробно рассматриваются распространенные типы модульных отсеков.
Модульные отсеки Dell
В отличие от других производителей портативных компьютеров, компания Dell не практикует присвоение специальных названий модульным отсекам. В Dell они так и называются модульными отсеками (module bays) или отсеками носителей (media bays). Возможно, единственным случаем присвоения названия, зарегистрированного в качестве торговой марки, стало обозначение второго модульного отсека портативного компьютера Inspiron 7500 в 1999 году. Этот отсек получил название MegaBay, однако в других моделях ноутбуков Dell он не применялся.
Следуя традиции не “привязывать" дизайн модульного отсека к дизайну определенной модели портативного компьютера, компания Dell обеспечивает совместимость модулей для двух различных семейств ноутбуков: Inspiron и Latitude. Компьютеры Inspiron предназначены для домашнего использования и небольших офисов, a Latitude — для средних и крупных корпораций. Обычно такие компоненты, как модульные отсеки и док-станции, совместимы для компьютеров в рамках одного семейства, что не всегда справедливо для разных семейств.
Существует несколько модулей жестких дисков, поддерживающих подключение как к портативным компьютерам линии Latitude С, так и к некоторым моделям Inspiron. При заказе дополнительного устройства, подключаемого к модульному отсеку портативного компьютера, необходимо указать именно модель ноутбука, а не модульного отсека.
Компания Dell предоставляет модульные отсеки жестких дисков не только для портативных, но и для настольных компьютеров. В некоторые настольные компьютеры небольшого размера семейства OptiFlex можно устанавливать те же модули, что и в ноутбуки семейства Latitude.
Модульные отсеки IBM
0 отличие от Dell, компания IBM использует не менее шести моделей модульных отсеков, каждая из которых имеет собственное название, производное от UltraBay. Последняя модель была названа UltraBay Slim и выпущена для сверхлегких ноутбуков ThinkPad ТЗО. Для портативных компьютеров большего размера используется модульный отсек UltraBay Plus. Этот отсек напоминает предыдущую модель Uh га Вау 2000, но поддерживает больше устройств. Как правило, модульные отсеки разных моделей не совместимы между собой. Единственным исключением являются отсеки Ultra Bay Plus, в которые можно устанавливать устройства для UltraBay 2000. Компания IBM представила ряд интересных устройств, подключаемых к модульным отсекам. Например, выдвижную цифровую клавиатуру, подключаемую справа от стандартной (рис. 14.8). Еще одним интересным решением стало устройство хранения данных PDA. Это небольшой контейнер, в котором можно хранить Palm PDA или аналогичное устройство.
Рис. 14.8. Циф[ювая клавиатура ШМ устанавливается в модульный отсек UltraBay и выдвигается при необходимости, располагаясь справа от основной клавиатуры
В некоторых компьютерах ThinkPad компания IBM устанавливает еще один тип модульного отсека — UltraPort. Этот очень небольшой по размеру отсек расположен в верхней области жидкокристаллического экрана. Отсек предназначен для подключения таких устройств, как видеокамеры и адаптеры чтения карт памяти (рис. 14.9).
Рис. 14.9. Адаптер карт Compact Flash для отсека IBM UltraPort. Такое устройство устанавливается в верхней части некоторых ноутбуков ThinkPad
Модульные отсеки Toshiba
Компания Toshiba выпускает четыре семейства ноутбуков, между которыми примерно поровну распределены четыре модели модульных отсеков. В ранних моделях ноутбуков Satellite использовались модульные отсеки Modular Вау. Более современные портативные компьютеры Satellite оборудованы отсеками Style Вау. В ноутбуках Теста 8000 используются отсеки SelectBay, а более поздние модели Теста присоединились к семействам Satellite Pro и Portege в использовании модульного отсека Slim SelectBay.
Типы устройств для модульных отсеков
Сразу после появления модульных отсеков существовало всего два варианта подключаемых к ним устройств: накопители на компакт-дисках и на гибких дисках. В настоят ее время таких устройств намного больше. Точное их количество зависит от модели ноутбука. Вот типичный список устройств, доступных от основных производителей портативных компьютеров:
запасная батарея;
модуль-заглушка (препятствует попаданию пыли внутрь корпуса портативного компьютера);
накопительна гибких дисках;
накопитель дисков Zip;
накопитель на компакт-дисках;
накопитель DVD;
накопитель CD-RW;
комбинированный накопитель DVD-ROM/CD-RW;
накопитель DVD+R/RW или DVD-R/RW;
адаптер для чтения флэш-карт;
выдвижная цифровая клавиатура;
модуль хранения устройства PDA.
Не все производители выпускают перечисленные выше устройства для модульных отсеков различных типов. Из-за использования закрытых стандартов при проектировании модульных отсеков новые устройства появляются крайне медленно. Кроме того, как только определенная модель модульного отсека перестает использоваться в портативных компьютерах, доступные устройства быстро исчезают из продажи. Например, очень сложно найти устройства для установки в устаревший модульный отсек. Таким образом, имеет смысл покупать все необходимые устройства для недавно приобретенного ноутбука, так как через год, когда производитель выпустит новую модель модульного отсека, соответствующие устройства исчезнут из продажи.
Спецификации модульных отсеков
Следует отметить, что в марте 1997 года компании Compaq, Intel и Microsoft, а также многие другие производители ПК, наборов микросхем и периферийных устройств объявили о создании спецификации модульного отсека Device Вау. Спецификация Device Вау должна была описывать модульное подключение таких периферийных устройств, как жесткие диски, модемы, сетевые адаптеры, накопители на компакт-дисках и т.д. Развитие этой спецификации позволило бы получить возможность замены периферийных устройств не только портативных, но и настольных компьютеров! В качестве электрического интерфейса модульного отсека Device Вау должны были использоваться шины USB и IEEE 1394 (FireWire/i.LiNK).
К сожалению, из-за разногласий между рядом компаний, стандарт так и не увидел свет. К моменту выпуска официальной спецификации большинство компаний отказались от вы-
пуска продуктов, совместимых со стандартом Device Вау. На рынок вышло несколько вскоре отозванных продуктов. В итоге рабочая группа Device Вау была распушена, а спецификация передана организации 1394 Trade Association, где и была успешно "похоронена" после выпуска последней версии в начале 2000 года. Очень жаль, ведь развитие данного стандарта позволило бы получить устройства, совместимые не только с устройствами различных моделей, но и с устройствами как портативных, так и настольных ПК.
Дополнительные источники питания
Портативные компьютеры большую часть времени работают от сети переменного тока. Но бесспорное преимущество ноутбуков состоит в том, что они могут временно отключаться от сети переменного тока и использовать заряд батарей.
Батареи
Существуют разнообразные батареи для ноутбуков, имеющие разную форму и размер. Большинство батарей подходят только к ноутбукам определенных моделей.
Желательно всегда приобретать вторую батарею для возможной замены основной батареи. Это позволит удвоить время автономной работы ноутбука. Кроме того, если портативный компьютер используется больше двух лет, без второй батареи не обойтись. Батареи ноутбуков выдерживают ограниченное количество циклов перезарядки. Со временем емкость батарей уменьшается, пока они полностью не выходят из строя.
Батареи для установки в модульные отсеки
Чтобы пользователю не приходилось менять батареи во время работы, некоторые батареи могут устанавливаться в модульный отсек портативного компьютера. В результате компьютер будет получать питание от обеих батарей одновременно, которые будут также одновремен по заряжаться. В большинстве портативных компьютеров, поддерживающих установку таких батарей, время автономной работы удваивается.
Обратите внимание, что использование дополнительной батареи сокращает выбор доступных накопителей. Для установки батареи в модульный отсек из него придется извлечь оптический накопитель (например, накопители компакт-дисков или DVD).
Батареи с увеличенным зарядом
Некоторые портативные компьютеры поддерживают подключение дополнительной батареи с увеличенным зарядом. Такие батареи предназначены для замены оригинальной батареи и предоставления дополнительной энергии. Обычно подобные батареи доступны только для небольших сверхлегких ноутбуков. К сожалению, кроме продления срока автономной работы, такая батарея увеличивает вес и размер портативного компьютера.
Хорошим примером батареи С увеличенным зарядом является литий-ионная батарея повышенной емкости для портативного компьютера IBM ThinkPad Т40, предоставляющая на треть большую емкость, чем стандартная батарея Т40. Такая батарея устанавливается в стандартное батарейное гнездо портативного компьютера, но выступает за его заднюю стенку. Несмотря на увеличенный размер, батарея не препятствует подключению портативного компьютера к док-станция м, специально предназначенным для этой модели.
Батареи в виде плоской панели
Новые технологии производства батарей позволяют конструкторам более гармонично комбинировать батареи с корпусом ноутбука. Одной из новых форм батарей является панель, размещаемая под дном корпуса ноутбука, Некоторые производители предлагают такие батареи для сверхлегких моделей портативных компьютеров.
Семейство батарей с увеличенным зарядом для ноутбуков IBM ThinkPad ХЗО является примером такой конструкции батареи. Вместе со стандартной батарей общее время автономной работы может составить 8 часов. Установка дополнительной батареи увеличивает вес компьютера на 0,5 кг.
Батареи сторонних производителей
Некоторые компании предлагают батареи для большинства популярных портативных компьютеров. В ряде случаев даже крупные производители, например Energizer и Duracell, начали предлагать запасные батареи для портативных компьютеров.
В 1990-х годах крупные производители батарей пытались создать общий стандарт на батареи для портативных компьютеров. После появления такого стандарта пользователи могли бы приобретать батареи для портативных компьютеров в местном магазине радиотоваров, а не у производителя портативного компьютера или на специализированных Web-узлах. К сожалению,
как и остальные попытки стандартизации компонентов портативных компьютеров, эта закончилась неудачей. Тем не менее постепенно ci формировалась группа Web-узлов, предлагающих запасные батареи практически для всех существующих портаптных компьютеров.
Хотя идея создания стандартных батарей провалилась, некоторые компании предлагают универсальные батареи, совместимые со многими моделями ноутбуков. Такие батареи обычно имеют большую ем кость.
Одной из самых интересных универсальных батарей для портативных компьютеров является Electrovaya PowerPad 160 (рис. 14.10). Эта относительно тонкая батарея размешается под корпусом ноутбука и имеет максимальную емкость 160 Втч, что вдвое превышает емкость обычной батареи для портативного компьютера. Батарея весит 1,5 кг и имеет размеры 8,75x11,75x0,38 дюймов.
Рис. 14.10. Универсальная батарея Electrovaya PowerPad 160 для установки мод корпусом ноутбука
Топливные элементы
Многообещающей альтернативой батареям являются топливные элементы. Такие источники энергии не требуют перезарядки и могут работать неограниченное время, пока доступно топливо — обычно один из видов спирта. Такие источники энергии являются идеальными в тех условиях, где электрическая энергия не предоставляется или ее источник ненадежен.
Возможно, первым топливным элементом для портативных компьютеров стало устройство Medion Energy Docking Station (www.medion.com). В нем используются топливные элементы немецкой компании SFC Smart Fuel Cell AG (www. smartfuelcell. de/en/). Единственный сменный топливный картридж, заправленный метанолом, позволяет док-станции питать портативный компьютер в три раза дольше, чем обычная батарея. После использования топлива картридж может быть заменен другим без отключения питания компьютера.
Японские компании NEC и Toshiba также выразили заинтересованность в технологии топливных элементов. Компания NEC продемонстрировала рабочий прототип портативного компьютера со встроенным топливным элементом и утверждает, что компактный прототип топливного элемента предоставляет наибольшую в мире энергетическую плотность в 40 мВт/см2.
Элемент выдает среднюю мощность 14 Вт и максимальную мощность 24 Вт. Компания NEC планирует выпустить портативный компьютер со встроенным топливным элементом к началу 2005 года. При этом среднее время его работы должно составить 40 часов.
В то же время компания Toshiba объявила о выходе первого прототипа небольшого топливного элемента, непосредственно использующего метанол (direct methanol fuel cell — DM FC). Такой топливный элемент имеет среднюю мощность 12 Вт, максимальную мощность 20 Вт и может поддерживать работу портативного компьютера в течение 5 часов на одном картридже топлива. Топливные элементы на метаноле наиболее эффективно производят энергию при разведении метанола водой до концентрации 3-6%. Такая концентрация требует использования топливного бака с объемом, неподходящим для применения в портативных компьютерах. Компания решила эту проблему, создав систему, разбавляющую метанол водой, являющейся побочным продуктом процесса генерации энергии. Описанная технология позволяет использовать метанол большей концентрации с десятикратным уменьшением объема топливного бака. Прототип компании Toshiba может работать 5 часов на 50 см3 концентрированного метанола. Кроме того, топливный элемент DMFC основан на тех же электродах, что применяются в литий-ионных батареях, Это позволяет применять топливные элементы в тех же ситуациях, что и литий-ионные батареи.
Адаптеры
Поскольку время работы даже самых емких батарей ограничено, большинство пользователей стараются подключать портативные компьютеры к альтернативным источникам энергии. Для этого продается множество различных адаптеров.
Автомобильные адаптеры
Существует два способа подключения портативного компьютера к автомобильной электросети. Самым универсальным подходом является приобретение инвертора. Это устройство подключается в гнездо прикуривателя и преобразует 12 В постоянного тока в 120 В переменного тока. В инвертор можно включать стандартный блок питания портативного компьютера. Хотя при этом не требуется использование специальных кабелей или разъемов, такой подход недостаточно эффективен. Ток преобразуется в инверторе из постоянного в переменный и затем из переменного в постоянный в блоке питания ноутбука. При каждом преобразовании какая-то часть электроэнергии переходит в тепловую энергию.
Более эффективным решением будет использование автомобильного адаптера. Такие адаптеры состоят из кабеля с двумя штекерами. Первый штекер имеет стандартную форму и подключается к гнезду прикуривателя. Второй конец кабеля подключается непосредственно к портативному компьютеру, заменяя собой блок витания переменного тока.
Самолетные адаптеры
Несколько лет назад ряд авиакомпаний стали оборудовать определенные места в первом и бизнес-классе розетками с постоянным током. Большинство автомобильных адаптеров оборудованы специальными штекерами для подключения в самолетах.
Одним из производителей подобных адаптеров является компания Lind Electronics (http://lindelectronics.com). Она предлагает адаптеры, работающие от автомобильного прикуривателя. После добавления небольшого конвертора такие адаптеры можно использовать для подключения портативного компьютера к розетке в самолете (рис. 14.11).
Адаптеры для электросетей международных стандартов
Все, кто путешествует в странах восточного полушария, должны взять с собой блок питания, поддерживающий электросети международных стандартов. В зависимости от количества посещаемых стран, может потребоваться использование нескольких адаптеров. К счастью, большинство блоков питания портативных компьютеров поддерживают работу с напряжением в 120 и 220 В. Таким образом, большинство пользователей портативных компьютеров должны приобрести небольшой по размеру адаптер, подходящий для разных розеток.
Рис. 14.11. Адаптер электропитания для портативного компьютера от компании Lind Electronics, поддерживающий работу в автомобиле и самолете. Небольшой конвертор справа позволяет использовать адаптер в некоторых самолетах
Связь
Портативные компьютеры поддерживают различные устройства связи. Большинство устройств подключаются к разъему PC Card, встроенному разъему mini-PCI или к внешнему порту USB. Некоторые устаревшие устройства подключаются к последовательному порту. Существует два типа устройств связи, которые заслуживают отдельного описания в данной главе: адаптеры для цифровых телефонных линий и адаптеры для международных телефонных сетей. ,
Адаптеры цифровых телефонных линий
Некоторые цифровые телефонные системы РВХ имеют рабочее напряжение, способное привести к порче адаптера PC Card или встроенного модема портативного компьютера. Из-за распространенности цифровых телефонных линий в офисах и гостиницах, вероятность повреждения модема может оказаться достаточно высокой. Замена модема портативного компьютера будет дорогой и длительной операцией, особенно а случае встроенного модема. К счастью, существуют недорогие фильтры, которые защищают модемы портативных компьютеров от опасного напряжения (рис. 14.12).
Рис. 14.12. Фильтр Копехх Mobile Konnector позволяет защитить молем портативного компьютера
Фильтр Konexx Mobile Konnector от компании Копехх (www.konexx.com) защищает модем портативного компьютера, обеспечивая безопасное аналоговое подключение поверх любой цифровой или многоканальной телефонной линии. Это устройство подключается к гнезду телефонной трубки на модульном телефоне.
Еще один продукт компании Копехх должен быть стандартным аксессуаром портативного компьютера для всех пользователей, путешествующих между странами. Небольшое устройство Копехх Modem Minder весит одну унцию и стоит меньше 40 долларов, но при этом обеспечивает защиту модема портативного компьютера путем разрыва сетевого взаимодействия при обнаружении небезопасной телефонной системы РВХ. Кроме того, ModemMinder защищает модем от всплесков напряжения во время грозы.
Международные телефонные адаптеры
Любому путешествующему пользователю портативного компьютера кроме адаптера электросети может потребоваться адаптер телефонных линий. Такие адаптеры обычно продаются в составе набора (рис. 14.13) для работы с телефонными линиями большинства стран мира.
Рис. 14.13. Набор Targus Travel Connection Kit - Europe Рак содержит девять телефонных адаптеров и три кабеля питания для использования в 100 странах мира
Обратите внимание, что кроме разъема различной формы в некоторых странах для индикации, например, занятой линии, могут использоваться другие электрические сигналы. Большинство модемов, продаваемых в США, не поддерживают подобные сигналы. Локализованные модемы могут неплохо работать п международных телефонных сетях, однако проще использовать специальное программное обеспечение, если модемом поддерживаются все международные сигналы. Имеет смысл приобрести модем PC Card, специально предназначенный для использования в международных телефонных системах. Даже если выезд за пределы страны не планируется и встроенный модем вас полностью устраивает, дополнительный модем может служить в качестве запасного варианта.
Хранилища данных
Существует множество устройств хранения данных, предназначенных для использования в портативных компьютерах. Устройства могут быть размером как с почтовую марку (карты памяти) так и с видеокассету (внешний жесткий диск).
В этой главе упоминается одно из устройств хранения данных — небольшой брелок, подключаемый к порту USB. Эти популярные устройства быстро заменяют гибкие диски при передаче данных между компьютерами, не подключенными к сети. Большинство USB-брелоков имеют размер пробки от бутылки с вином. Они состоят из штекера USB и микросхемы памяти объемом от 16 Мбайт до 2 Гбайт и более. Обычно такие устройства стоят достаточно недорого по сравнению с внешними жесткими дисками.
Как минимум, одно из таких устройств должно быть в каждой сумке для переноски портативного компьютера. На самом деле, даже если не планируется брать в поездку портативный компьютер, стоит взять с собой USB-брелок с важными документами на тот случай, если в пути попадется настольный компьютер.
Устройства обеспечения безопасности
Угроза похищения ноутбуков потребовала от производителей разработки множества технологий обеспечения безопасности мобильных устройств. К ним относятся самые разные методы — от использования простого металлического троса для закрепления портативного компьютера на одном месте до применения сложного программного обеспечения, сообщающего о расположении портативного компьютера в случае кражи. Обратите внимание, что в охране нуждаются два компонента портативного компьютера: аппаратное обеспечение и данные.
Устройства, затрудняющие кражу
Самыми распространенными являются устройства безопасности, предотвращающие или затрудняющие кражу. И хотя их применение сказывается на удобстве использования портативных компьютеров, небольшой дискомфорт, безусловно, предпочтительнее серьезных проблем, которые могут возникнуть в случае кражи ноутбука.
Замки с тросом
Все портативные компьютеры оборудованы, как минимум, одним разъемом для обеспечения безопасности — замком Кенсингтона. Термин происходит от названия крупного производителя аксессуаров, впервые предложившего замок с кабелем. Разъем для замка Кенсингтона обычно выглядит, как небольшая замочная скважина с соответствующей пиктограммой (рис. 14.14). Каждый замок имеет небольшой язычок, вставляемый и этот разъем. При повороте внутренней части язычка в форме буквы Т замок жестко закрепляется в разъеме. Единственным способом снятия замка без повреждения портативного компьютера является использование правильного ключа или цифровой комбинации. Замки надежно закрепляются на кабелях разной длины и толщины (рис, 14.15). Хотя оригинальный замок был разработан компанией Kensington, похожие модели предлагаются и другими производителями.
Рис. 14.14. Пиктограмма замка Кенсингтона используется для обозначения разъема безопасности на портативных компьютерах
Рис. 14.15. Кабель безопасности Kensington Slim MicroSaver является самым популярным кабельным замком для портативных компьютеров
Некоторые конструкторы портативных компьютеров размещают разъемы для замков Кенсингтона в неожиданных местах, например возле разъемов PC Card, что препятствует не только краже портативного компьютера, но и краже адаптеров PC Card. Точно так же некоторые производители размешают разъем для замка возле крышки отсека жесткого диска.
Блокирующие панели
Хотя кабельные замки предоставляют определенный уровень безопасности, качественные ножницы для резки металла или простые кусачки для перекусывания болтов в состоянии разрезать большинство замков. Для обеспечения большей безопасности многие компании используют блокирующие панели, которые надежно закрепляют портативный компьютер на поверхности стола. Такие пластины делаются из стали и сопоставимы по размеру с портативным компьютером. Пластина имеет небольшие отверстия, с помощью которых она закрепля-
ется шурупами на поверхности стола. Скобы в верхней части пластины используются для закрепления портативного компьютера за боковые панели. Скобы могут быть открыты только с помощью правильного ключа.
Некоторые модели портативных компьютеров оборудованы док-стан пнями, которые достаточно крепки для использования в качестве блокирующих панелей. Хотя чаще всего док- станции создаются из пластика, а не из стали, кроме ряда дополнительных возможностей таким образом обеспечивается более высокая безопасность.
Однако следует отметить, что блокирующая панель, предотвращая кражу портативного компьютера, при этом полностью обездвиживает его и требует дополнительной модификации поверхности стола.
Детекторы движения
Компания Targus, крупный поставщик аксессуаров для портативных компьютеров, предлагает серию устройств, препятствующих кражам и основанных на обнаружении движений (рис. 14.16). Такие устройства надежно закрепляются в разъеме для замка Кенсингтона. После активизации детектора движения устройство срабатывает при перемещении портативного компьютера. Если в течение короткого промежутка времени пользователь не введет код деактивизации, сработает громкая сирена.
Рис. 14.16. Адаптер Targus DEFCON 1 Ultra. Устройство безопасности для портативного компьютера, комбинирующее замок с детектором движения
Детекторы движения обычно невелики и достаточно дешевы. Имеет смысл их использовать в том случае, когда приходится оставлять оборудование без присмотра и нет возможности закрепить его тросом.
Программные системы защиты
Некоторые покупатели оборудуют автомобили устройствами радиослежения. После угона полицейские автомобили со специальным оборудованием в состоянии установить местонахождение краденой машины.
Точно такая же технология доступна пользователям портативных компьютеров. Она основана на специальной программе, которая устанавливается на жесткий диск портативного компьютера. Если верить утверждениям производителя данного программного обеспечения, похититель не сможет удалить программу даже с помощью форматирования жесткого диска. При использовании портативного компьютера программное обеспечение запрашивает пароль. Если пользователь не вводит нужный пароль, то после подключения к Internet приложение отправляет сообщение на центральный Web-узел компании, сообщая о краже портативного компьютера. Анализ источника сообщений позволяет указать географическое положение портативного компьютера, которое передается полиции. Двумя самыми заметными продуктами такого назначения являются СотриtracePlus (www.computrace.com) и zTrace (www. ztrace. сот).
Устройства аутентификации пользователей
Хотя утеря портативного компьютера со всеми данными может восприниматься как катастрофа, утечка тех же данных в компанию конкурентов будет еще более опасной. К счастью, существует несколько аксессуаров для портативных компьютеров, которые позволяют подтвердить личность пользователя портативного компьютера.
Ключи в виде смарт-карт
В большинстве техник аутентификации используются пароли. Но, поскольку они неудобны в использовании и подвержены взлому методом перебора и перехвата, многие эксперты по безопасности предлагают использовать аппаратные техники аутентификации.
Самый старый метод состоит в использовании смарт-карт. Это устройство размером с кредитную карту со встроенной микросхемой. Такие карты напоминают популярные в Европе карты для звонков с уличных телефонов.
Самым простым способом оборудовать портативный компьютер технологией SmartCard является установка устройства чтения смарт-карт с интерфейсом PC Card. При загрузке с помощью специального программного обеспечения портативный компьютер будет работать только при наличии устройства чтения смарт-карт и подходящей смарт-карты.
Стремясь обеспечить защиту большого количества портативных компьютеров ВоенноВоздушный Флот США приобрел тысячи устройств чтения Card Man PC Card у компании Omnikey. Использование этих систем позволило реализовать идентификацию обслуживающего персонала для безопасного доступа к компьютерным системам, подписи и шифрования электронной почты.
Ключи с интерфейсом USB
Использование ключей в виде смарт-карт требует оборудования портативного компьютера устройством чтения смарт-карт, которое занимает модульный отсек или разъем PC Card, а также предполагает дополнительные расходы. Именно поэтому компании, занимающиеся безопасностью, предлагаю! использование ключей с инте]>фейсом USB. которые могут устанавливаться в разъемы USB, присутствующие как в настольных, так и в портативных системах. Так как ключи USB выступают из разъема и обычно прикреплены к цепочке для ключей, значительно снижается вероятность того, что пользователь забудет ключ в разъеме портативного компьютера, как это часто происходит со смарт-картами.
Сенсоры отпечатков пальцев
Аппаратные ключи, например смарт-карты или ключи USB, обладают одним общим недостатком — они могут быть похищены. Именно поэтому ключи должны быть защищены паролем, что делает использование таких ключей менее удобным. Самым лучшим ключом является тот, который невозможно украсть и который пользователи всегда носят с собой. Большинство компаний считают, что лучший ключ — это отпечаток пальца.
Производители сенсоров отпечатков пальца добились значительной точности в их работе. Сенсоры существуют в исполнении для портативных компьютеров в виде устройств с интерфейсом USB или PC Card. Устройство считывания отпечатка выдвигается из боковой панели портативного компьютера. Сенсоры отпечатков пальцев оказались одновременно удобными и безопасными. Несколько производителей предлагают портативные компьютеры с интегрированными сенсорами под клавиатурой.
Возможно, самым популярным устройством чтения отпечатков пальцев является Targus DEFCON Authenticator (рис. 14.17). Это адаптер PC Card, оборудованный выдвижным сенсором для чтения отпечатка пальца. При проверке личности можно выдвинуть сенсор. В остальное время он может находиться внутри корпуса портативного компьютера.
Рис. 14.17. Адаптер PC Card Targus DEFCON Authenticator с выдвижным сенсором отпечатков пальцев
Устройства ввода
Пользователи портативных компьютеров могут выбирать из широкого диапазона устройств ввода. Благодаря шине USB практически любая клавиатура или мышь, предназначенные для настольного компьютера, могут использоваться вместе с портативным компьютером. Но существуют специальные устройства ввода, которые проектировались исключительно для ноутбуков.
Портативные устройства позиционирования
Компании Targus, Microsoft и Logitech выпускают несколько моделей миниатюрных мышей для использования вместе с портативным компьютером. Такие "мини-версии" манипуляторов доступны как в оптическом, так и в традиционном исполнении на основе резинового шарика. Кроме того, некоторые мыши поддерживают беспроводную работу. Большинство манипуляторов подключаются к портативному компьютеру по шине USB.
Оптическая мышь Microsoft Notebook (рис. 14.18) является отличным примером мыши, предназначенной для мобильного применения. Так как в мыши нет резинового шарика, она не требует специального коврика и может использоваться на любой поверхности, включая колено пользователя.
Рис. 14.18. Оптическая мышь Microsoft Notebook
Портативные клавиатуры
Одной из основных проблем клавиатур портативных компьютеров является отсутствие настоящей цифровой клавиатуры. Конструкторы портативных компьютеров обычно стараются эмулировать цифровую клавиатуру средствами алфавитно-цифровых клавиш основной клавиатуры. В результате цифровая клавиатура имеет форму параллелограмма и сложна в использовании.
Для тех, кому необходима цифровая клавиатура, производители предлагают два интересных аксессуара. Как упоминалось ранее, IBM предоставляет модуль цифровой клавиатуры, который устанавливается в отсек UltraBay портативных компьютеров ThinkPad. Пользователи других моделей портативных компьютеров могут приобрести миниатюрные цифровые клавиатуры от компании Targus, подключаемые к порту USB.
Портативные принтеры и сканеры
Когда пользователи берут портативные компьютеры в дорогу, они вряд ли будут испытывать неудобства, связанные с отсутствием качественного принтера. Такие принтеры можно найти в большинстве гостиниц, однако иногда возникает необходимость иметь собственный принтер или сканер.
Портативные принтеры
При создании портативного принтера приходится идти на некоторые компромиссы. Такой принтер не может обладать широким диапазоном возможностей. Также он не может быть самым быстродействующим и иметь самое высокое разрешение. Портативный принтер должен быть способен выдавать отпечатки приемлемого качества и при этом быть небольшим, чтобы уместиться в сумку среднего размера.
Компания HP предлагает три портативных струнных принтера. Возможно, самым популярным является DeskJet 450ci Mobile Printer (рис. 14.19). Такой принтер весит всего 1,8 кг и имеет размеры 13,3x6,5x3.2 дюймов. Несмотря на небольшой размер, принтер обладает впечатляющими характеристиками. Он в состоянии печатать с разрешением 1 200x1 200 черным цветом и с еще большим разрешением при цветной печати. При черно-белой печати принтер выдает восемь листов в минуту. Выходной лоток принтера рассчитан на 45 листов.
Рис. 14.19. Портативный принтер HP DeskJet 450ci, весящий всего 1,8 кг
Портативные сканеры
Так как сканеры имеют меньше движущихся частей, их размер еще меньше размера портативных принтеров. Типичный сканер весит около 300 грамм. Такие сканеры никогда не изготавливаются в виде планшетных. Кроме того, обычно требуется ручная подача страниц.
Хорошим примером портативного сканера является Visioneer Strobe ХР 100 (рис. 14.20). Этот сканер имеет размеры 11,4x2x1,5 дюймов (примерно как свернутый журнал) и весит всего 320 грамм. Для снижения веса в сканере не применяется собственный блок питания и электроэнергия предоставляется по интерфейсу USB. Несмотря на небольшой размер, сканер обладает неплохими характеристиками: он поддерживает разрешение 600 пикселей на дюйм и глубину цвета 32 бит (до 68 млн. различных цветов). Кроме того, вместе со сканером предоставляется сумка для его переноски.
Рис. 14.20. Мобильный сканер Visioneer Strobe ХР 100
Презентационное оборудование
Многие пользователи применяют портативные компьютеры для проведения презентаций перед разными аудиториями — от нескольких человек, сидящих за небольшим столом до заполненного конференц-зала. Практически для всех случаев, кроме наименьших групп, требуется увеличение изображения, выводимого на экран компьютера. Большинство портативных компьютеров оборудованы выходом для подключения внешнего монитора.
Обычно портативные компьютеры позволяют выбрать между использованием встроенного экрана, внешнего монитора или обоих экранов сразу. Для переключения между такими режимами используется определенная комбинация клавиш на клавиатуре или параметр в BIOS. В зависимости от возможностей видеоадаптера, установленного на компьютере, на внешнем мониторе может использоваться большее разрешение, чем поддерживается встроенным экраном. Но если необходимо использовать одновременно внешний и внутренний экраны, лучший результат можно получить при одинаковом разрешении на обоих экранах. Например, если экран портативного компьютера поддерживает разрешения 1 024x768. а внешний монитор настроен на использование разрешения 800x600, встроенный экран портативного компьютера следует настроить на разрешение 800x600, что позволит получить изображение лучшего качества на обоих экранах.
В том случае, если размера стандартного внешнего монитора не хватает, можно прибегнуть к одной из доступных альтернатив, включая использование жидкокристаллических панелей совместно с кодоскопом, цифровых проекторов и больших плазменных экранов.
Аналоговые телевизионные проекторы
Долгое время единственным способом проецирования изображения с телевизионного экрана являлось использование аналогового телевизионного проектора — устройства размером с чемодан. На передней панели таких устройств находятся большие проекционные лян-
зы, по одной для красного, синего и зеленого цветов. Проекторы обычно подвешиваются на потолке или крепятся к специальной тележке.
Из-за большого размера, высокой цены и небольшого разрешения аналоговые телевизионные проекторы были полностью вытеснены новыми технологиями.
Жидкокристаллические панели для кодоскопов (диапроекторов)
Такие панели похожи на жидкокристаллические экраны ноутбуков с отсутствующей задней стенкой, что делает их полностью прозрачными. Панель необходимо разместить на линзе кодоскопа, который будет проецировать изображение на большой экран. Технологии создания панелей и набор доступных разрешений не отличаются от применяемых для стандартных жидкокристаллических экранов. В последние годы многие отказались от использования панелей в пользу самодостаточных жидкокристаллических проекторов. Поэтому большинство производителей жидкокристаллических панелей отказались от их выпуска, хотя существуют компании, предоставляющие такие устройства в прокат.
Цифровые проекторы
Большинство пользователей, желающих демонстрировать изображения большой группе людей, применяют цифровые проекторы. Такие устройства обычно имеют небольшой размер, позволяют проецировать яркое изображение с высокими показателями контрастности. Цифровые проекторы поддерживают работу не только с компьютерными изображениями, но и с видеомагнитофонами и проигрывателями DVD. Цены на проекторы продолжают снижаться. В продаже уже появились устройства стоимостью не более 1000 долларов, и цена продолжает падать. Всего 5 лет назад цены держались на уровне 5000 долларов и выше.
Цифровой проектор является самодостаточным устройством, которое представляет собой комбинацию из прозрачной панели и собственно проектора. Устройство подключается к выходу VGA компьютера, как и обычный монитор. Часто проекторы комплектуются динамиками, подключающимися отдельными кабелями. Не все жидкокристаллические проекторы являются портативными, а некоторые предназначены для стационарного использования. Портативные модели различаются весом, технологией изготовления жидкокристаллической панели и яркостью лампы подсветки, которая измеряется в люменах ANSI. Типичные портативные проекторы с яркостью от 500 до 3 000 люменов ANSI имеют цену 2 000-10 000 долларов, Менее дорогие проекторы обычно поддерживают разрешение 800x600, а более дорогие — разрешение 1024x768 и больше.
Цифровые проекторы могут выводить изображения разных разрешений. Все разрешения, кроме одного, создаются с помощью интерполяции или аппроксимации пикселей, что позволяет эмулировать различные разрешения средствами базового разрешения. Для получения максимальной четкости изображения всегда необходимо использовать базовое разрешение проектора. Все остальные поддерживаемые разрешения по сравнению с базовым выглядят немного размытыми.
Для получения оптимального результата разрешение проектора должно совпадать с базовым разрешением встроенного экрана портативного компьютера. Например, если портативный компьютер оснащен экраном, поддерживающим разрешение I 024x768, удостоверьтесь, что проектор поддерживает такое же базовое разрешение..Если разрешения экрана портативного компьютера и проектора совпадают, можно воспользоваться преимуществом одновременного отображения, что очень удобно при проведении презентаций.
В цифровых проекторах используются два метода формирования изображения: массив из трех жидкокристаллических панелей и зеркальная микросхема DLP.
Жидкокристаллические проекторы
Более старой и менее дорогой технологией цифровых проекторов является использование жидкокристаллических панелей. Такая технология более точно воспроизводит цвета, но часто возникает ощущение, что изображение просматривается через окно.
При использовании этой технологии луч света из яркой лампы разделяется на три луча, каждый из которых проходит через отдельный жидкокристаллический экран размером менее дюйма. В большинстве современных жидкокристаллических проекторов используют жидкокристаллические экраны размером 0,7 дюйма. Три жидкокристаллических экрана соответствуют красному, зеленому и синему компонентам изображения. Три изображения комбини
руются и проектируются на экран.
Одним из самых популярных примеров жидкокристаллических п]хюкто[юв является устройство Toshiba TLP-S30U (рис. 14.21). Использование жидкокристаллической технологии и небольшое базовое разрешение (800x600) сделали этот проектор самым доступным на рынке. При массе в 3 кг этот проектор является также самым легким.
Рис. 14.21. Популярный жидкокристаллический проектор Toshiba TLP-S30U
Проекторы DLP
В проекторах DLP используют микросхемы цифровой обработки света (digital light processing — DLP) компании Texas Instruments. Проекторы на основе этой технологии меньше по размеру, но дороже жидкокристаллических. Качество изображения проектора DLP на порядок выше, чем изображений жидкокристаллических проекторов. Современные проекторы DLP предоставляют также исключительно контрастное изображение, что очень важно для просмотра DVD-фильмов.
В проекторах DLP яркий луч света проецируется на миниатюрный массив из тысяч микроскопических зеркал. Каждым пикселем изображения управляет единственное зеркало. Цвет обычно предоставляется с помощью вращающегося диска с цветовыми фильтрами.
Компактная природа проекторов DLP позволяет создавать действительно миниатюрные модели. Такие проекторы как, например, InFocus LP-120, весят немного более 1,5 кг и имеют размер с книжный том.
Плоскопанельные плазменные экраны
Эти удивительные экраны становятся все более популярными в корпоративных конференц-залах (и в квартирах). Основным фактором популярности является поразительный внешний вид. Такие экраны обычно очень велики (от 42 дюймов по диагонали), с исключительно тонким корпусом. Они больше похожи на раму картины, чем на телевизор. Просмотр фильма с диска DVD или телевизионной передачи в стандарте HDTV может произвести незабываемое впечатление.
Плазменный экран состоит из сотен тысяч миниатюрных ячеек, заполненных газом. Фактически эти ячейки являются небольшими флуоресцентными лампами. При подаче напряжения на ячейку атомы газа освобождают электроны и формируют плазму, которая испускает свечение. Как и в цветных телевизорах, ячейки расположены за матрицей небольших красных, зеленых и синих фильтров. Комбинация этих основных цветов позволяет получить любой другой цвет.
Большинство плазменных экранов можно подключать к выходу VGA ноутбука, что позволяет использовать их для проведения презентаций. Но следует отметить, что недорогие
плазменные экраны (до 5 000 долларов) часто не поддерживают высоких разрешений, максимум 800x600. Многие плазменные экраны используют необычные разрешения, например 852x480 и 1 024x1 024. которые не поддерживаются графическими адаптерами ноутбуков.
Подключение к телевизору
Одним из самых простых решений для вывода изображения является возможность подключения портативного компьютера к обычному телевизору. Это обеспечивается разъемом RCA, который передает композитный телевизионный сигнал. Кроме предоставления поддержки североамериканского телевизионного стандарта NTSC, некоторые портативные компьютеры поддерживают европейский стандарт PAL. Если портативный компьютер не оборудован разъемом TV-Out, такую возможность можно получить с помощью адаптера PC Card или внешнего адаптера. Такие устройства позволяют преобразовать сигнал VGA в сигнал, совместимый со стандартом NTSC или PAL.
Очевидно, что интегрированный разъем TV-Out является исключительно удобным решением, так как размер получаемого изображения ограничен только размерами телевизора, встроенный разъем не требует дополнительных расходов и не имеет дополнительного веса. Но разрешение телевизоров намного меньше разрешения компьютерного монитора, что в результате приводит к снижению качества изображения. Рекомендуется проверить работу с различными телевизорами перед использованием TV-Out для проведения презентации. Для получения на презентации максимального результата применяйте простые шрифты без засечек, например Arial или Helvetica, достаточно большого размера. Кроме того, необходимо ограничить количество текста, присутствующего на каждом экране презентации, что позволяет достичь лучшей читаемости графиков и диаграмм.
Разъем S-Video
' Многие портативные компьютеры оборудованы разъемом S-Video. Это позволяет выводить изображение большего разрешения, что невозможно для стандартного разъема TV-Out.
В некоторых портативных компьютерах компании Dell разъем S-Video выполняет двойную функцию. Кроме подключения стандартного кабеля, такие разъемы позволяют использовать композитный кабель при наличии небольшого переходника.
Разъем DVI
Традиционные разъемы RGB или VGA портативных и настольных компьютеров вытесняются разъемами DVI (Digital Video Interface). В отличие от аналогового разъема VGA, использующегося уже достаточно давно, интерфейс полностью цифровой, он менее подвержен помехам и шуму от соседних электронных устройств.
На данный момент разъемы DVI устанавливаются в видеоадаптерах дчя настольных компьютеров, цифровых проекторах, больших плазменных экранах и многих жидкокристаллических мониторах. Существует несколько адаптеров PC Card, позволяющих подключать подобные устройства к ноутбукам.
Возможно, самым простым способом добавления порта DVI в портативный компьютер является использование адаптера Display-to-Go PC Card от компании Margi (www. margi . com). Кроме стандартного аналогового (VGA) разъема адаптер Display-to-Go поддерживает использование разъемов DFP и DVI.
Еще одним преимуществом использования такого видеоадаптера является поддержка нескольких мониторов а последних версиях Windows. Такой адаптер работает в качестве второго графического адаптера, благодаря чему изображение распределяется между двумя экранами. Таким образом, у пользователей есть возможность запускать различные приложения на встроенном экране портативного компьютера и внешнем мониторе. Обычно презентационные приложения запускаются на основном экране и переносятся на вторичный экран для демонстрации аудитории. В то же время пользователь может открыть личные заметки на экране портативного компьютера, которые не будут заметны никому, кроме самого пользователя.
Разъем TV-ln
Некоторые портативные компьютеры оборудованы не только разъемами TV-Out, но и разъемами TV-ln. При использовании подходящего программного обеспечения такие портативные компьютеры могут использоваться для захвата изображений с телевизора или видеокамеры. Если такой разъем отсутствует, можно приобрести соответствующий адаптер PC Card.
В разъеме TV-ln используется штекер ИСЛ для приема стандартного композитного видеосигнала. Для получения изображений лучшего качества, предоставляемых современными видеокамерами mini-DV, следует обратить внимание на интерфейс IEEE 1394 (или FireWire). Кроме передачи видеосигнала с видеокамеры на портативный компьютер (и обратно), интерфейс IEEE 1394 поддерживает управление камерой посредством программного обеспечения, предназначенного для редактирования видео на портативном компьютере.
Кроме Sony и Apple, немногие производители портативных компьютеров оборудуют свои системы интерфейсом IEEE 1394. В большинстве случаев для этого потребуется использование специального интерфейсного адаптера, который рассматривается далее.
Специальные интерфейсы
Иногда самыми полезными являются аксессуары, предоставляющие доступ к другим аксессуарам. Важность таких уст[Х)йств возрастает вместе с уменьшением размера портативных компьютеров. Небольшой размер новых сверхлегких портативных и планшетных компьютеров ограничивает количество и разнообразие разъемов, расположенных на задней и боковой панелях. Для подключения различных периферийных устройств такие компьютеры оснащаются специальными интерфейсами, подключаемыми к портам USB или устанавливаемыми в разъемы PC Card.
USB
Все современные портативные компьютеры оборудованы двумя или более портами USB. Быстродействие портов USB 1.1 составляет 12 Мбит/с, что намного превышает скорость обмена данными для последовательных портов. Порты USB используются для подключения клавиатур, устройств позиционирования, внешних устройств хранения данных, принтеров и других периферийных устройств.
В тех случаях, когда одного или двух портов USB недостаточно, можно приобрести аксессуары, предназначенные для расширения возможностей шины USB. Такие устройства поставляются в виде адаптеров PC Card с удлинителем или небольшим переходником, который подключается к одному или двум портам USB.
Адаптер USB 2.0
Более старые портативные компьютеры, оборудованные медленными портами USB 1.1, можно оснастить портами USB 2.0 посредством адаптеров CardBus PC Card. Максимальная пропускная способность интерфейса USB 2.0 составляет 480 Мбит/с. Такая скорость идеально подходит для подключения внешних устройств хранения, например жестких дисков, накопителей CD/DVD и накопителей на магнитной ленте. Обратите внимание, что подобные адаптеры совместимы с более старыми и медленными периферийными устройствами, например с клавиатурами и устройствами позиционирования.
Портативные концентраторы USB
Устройства USB на данный момент настолько распространены, что часто возникает необходимость в подключении нескольких устройств к одному портативному компьютеру. Стандартом USB поддерживается подключение к компьютеру до 127 устройств. Для получения дополнительного количества портов достаточно подключить к одному из портов концентратор USB. Иерархическое подключение концентраторов позволяет увеличить количество портов до теоретического максимума, описанного в стандарте.
Большинство концентраторов USB оказываются настолько большими, что их неудобно использовать с мобильными устройствами. Однако некоторые производители стали предлагать миниатюрные концентраторы USB. Подключение 4-портового концентратора USB к одному из портов USB портативного компьютера предоставит три дополнительных порта.
Адаптеры FireWire
Для обработки видео с помощью ноутбука требуется интерфейс IEEE 1394, он же FireWire (хотя подойдет и обычный порт USB 2.0). Такими портами оборудуются ноутбуки Sony и Apple. Для всех остальных ноутбуков предлагается несколько моделей адаптеров PC Card, оснащенных портом IEEE 1394.
Существует две версии устройств .тая интерфейса IEEE 1394. Оригинальная версия IEEE 1394 (или 1394а) поддерживает максимальную скорость передачи данных 400 Мбит/с. Новая версия 1394/800 (или 1394b) поддерживает максимальную скорость передачи данных, равную 800 Мбит/с.
Кроме того, существует два варианта разъема IEEE 1394. Небольшой 4-контактный разъем используется в портативных компьютерах Sony и в большинстве цифровых видеокамер. (Обратите внимание, что компания Sony использует для обозначения интерфейса IEEE 1394 торговую марку i.LINK.) Компания Apple обозначает интерфейс IEEE 1394 как FireWire. В устройствах компании Apple используется больший 6-контктный разъем. Дополнительные два контакта применяются для подачи электроэнергии на периферийное устройство.
Последовательные порты
По большей части последовательный порт RS-232C вытеснен более быстрой шиной USB. Несмотря на это, в некоторых случаях порт используется при подключении старого оборудования. Для портативных компьютеров, которые нуждаются в нескольких последовательных портах (или вообще не оборудованы последовательным портом), существуют специальные адаптеры PC Card или устройства USB.
Параллельные порты
Как и в случае с последовательными портами, разъемы USB вытеснили параллельные порты принтеров Centronics. Из-за снижения популярности и большого размера некоторые портативные компьютеры не оборудуются такими портами, что позволяет освободить место для других компонентов. Если возникает необходимость в использовании параллельного порта, его можно получить с помощью адаптеров PC Card или USB.
Адаптеры SCSI
Много лет самым быстрым интерфейсом персональных компьютеров считалась шина SCSI. Сегодня этот интерфейс вытесняется интерфейсами USB 2.0 и IEEE 1394. Ни один из современных портативных компьютеров (и практически все прошлые модели) не оборудован адаптерами SCSI, но, как и в случае с последовательными и параллельными портами, эта возможность может быть добавлена с помощью адаптера PC Card. Если необходимо использовать устройства SCSI, в портативный компьютер можно установить адаптер CardBus SCSI, например Adaptec SlimSCSJ 1480, или воспользоваться преобразователем USB-to-SCSl, например Adaptec USB2Xchange.
Ввод-вывод сигналов и управление устройствами
В некоторых случаях возникает необходимость в обмене сигналами и управлении внешними устройствами. В таких ситуациях на портативный компьютер должен отслеживать уровни сигналов различных сенсоров и активизировать различное оборудование. Компьютер легко выполнит эти задачи, если его оборудовать специальным адаптером PC Card, который содержит различные аналогово-цифровые и цифроаналоговые преобразователи.
Компания Keithley Instruments (www.keithley.com) предлагает несколько моделей таких адаптеров. Типичным примером такого адаптера является Model KPCMCIA-12A1-C. Этот адаптер оборудован 16 аналогово-цифровыми преобразователями, которые измеряют аналоговый входной сигнал с точностью в 12 бит. Кроме того, адаптер оборудован четырьмя цифровыми каналами, которые используются для приема и передачи цифровых данных.
Другие устройства
Для ситуаций, когда необходимо работать с портативным компьютером в полной темноте, компания Targus предлагает небольшой фонарик, получающий питание по шине USB.
Навигационные устройства
Одним из лучших аксессуаров для современных автомобилей является навигационная система глобального спутникового позиционирования (GPS). Работу системы обеспечивает группировка спутников, расположенных в определенных точках земной орбиты. В определенные моменты времени все спутники передают сигналы. Сравнение времени получения сигналов от трех и более спутников позволяет системе GPS ]>ассчитать положение с точностью до 5 метров. В большинстве случаев система позиционирования даже позволяет рассчитать высоту над уровнем моря. При использовании в автомобиле системы GPS можно всегда получит:. информацию о текущем местоположении и маршруте к интересующей точке назначения на карте. При этом исчезает необходимость возни с бумажными картами.
Недостатком таких систем является высокая цена. Подобные устройства — если они вообще доступны для данной модели автомобиля — обычно стоят более 1000 долларов.
Владельцы портативных компьютеров оказываются в более выигрышном положении. Они могут приобрести небольшое периферийное устройство для портативного компьютера, которое позволяет превратить компьютер в автомобильный навигатор. Это помогает не только сэкономить сотни долларов, но и лает возможность применять GPS в любом автомобиле, на корабле или другом транспортном средстве.
Приемники GPS •
Для использования портативного компьютера в качестве навигатора GPS необходимы только два компонента: приемник GPS и набор карт в электронном формате. Большинство компьютерных приемников GPS предоставляются с простым набором электронных карт, поэтому для начала необходим только приемник.
Приемник GPS для портативного компьютера выглядит как шайба для хоккея. Большую часть внутреннего объема приемника занимает антенна. Так как сигналы спутников глобальной системы позиционирования очень слабы, необходимо обеспечить для антенны видимость как можно большей части неба. Некоторые приемники GPS оборудованы присоской, которая позволяет устанавливать приемник внутри на лобовом стекле автомобиля.
Приемники GPS поддерживают подключение к портативному компьютеру с помощью последовательного порта или порта USB. Порт USB поддерживает большую скорость передачи данных и является более предпочтительным вариантом подключения.
Одним из самых популярных устройств работы с GPS является приемник Navman серии Е (рис. 14.22). Вместе с этим приемником предоставляется программное обеспечение Rand McNally SlreetFinder Deluxe для навигации в пути. Комбинация из приемника и навигационного программного обеспечения дает возможность планировать поездки, находить точки назначения и другие пункты, например гостиницы или рестораны. Как и в случае с другими приемниками GPS, предоставляется информация не только о текущем расположении, но и о маршруте к точке назначения. Такие устройства продаются компанией ConnectGlobally.com.
Рис. 14.22. Приемник глобальной системы позиционирования Navman серии Е
Портативные приемники GPS
Самым эффективным с точки зрения стоимости решением является применение приборов двойного назначения. Вместо приобретения приемника GPS, предназначенного для использования исключительно с портативным компьютером, можно приобрести портативный приемник GPS, который поддерживает стандарт NMEA 2.0 для аксессуаров портативных компьютеров.
Такие приемники в основном предназначены для использования во время велосипедных или пеших путешествий. Но если подключить приемник к портативному компьютеру с помощью дополнительного кабеля и установить программное обеспечение для работы с картами, получится автомобильная навигационная система. В качестве программного обеспечения используются, например, программы Microsoft Streets & Trips 2002 и TravRoute Door-to-Door 2002.
Аксессуары для экранов портативных компьютеров
Экранам портативных компьютеров свойственны две проблемы. Во-первых, иногда они не могут обеспечить достаточную видимость, например при ярком солнечном свете. Во-вторых, иногда экраны обеспечивают чрезмерную видимость, что часто происходит в переполненных самолетах. К счастью, существуют аксессуары, которые позволяют решить обе проблемы.
Щитки для экранов
Все, кто пытался использовать портативный компьютер под прямым солнечным светом, знают, что при ярком освещении подсветка экрана становиться бесполезной, а изображение — нечитаемым. Это относится ко всем мониторам, включая мониторы с максимальной контрастностью изображения.
Несколько компаний предлагают щитки для экранов портативных компьютеров, которые не позволяют солнечному свету падать на экран (рис. 14.23).
Фильтры безопасности
Вторая проблема экранов портативных компьютеров прямо противоположна первой: изображение может оказаться слишком контрастным, а потому легкочитаемым окружающими. Это происходит, когда компьютер используется при большом скоплении людей, например в самолете. Размер и контрастность экрана портативного компьютера позволяет нескольким людям, сидящим за спиной пользователя, спокойно читать информацию с экрана. Если приходится работать с частной или засекреченной информацией, это крайне нежелательно.
Несколько компаний предоставляют фильтры безопасности для экранов портативных компьютеров. Это тонкие пластиковые панели, ограничивающие угол видимости экрана портативного компьютера. После установки такого фильтра только пользователь, сидящий непосредственно перед экраном, может видеть выводимое изображение.
Компания ЗМ производит фильтры Notebook Privacy Computer Filters для экранов портативных компьютеров различных размеров (рис, 14.24). В фильтрах используется патентованная технология “микрожалюзн". Такая технология, похожая на микроскопические венецианские жалюзи, делает данные, выводимые на экран, видимыми только для пользователя, сидящего непосредственно перед экраном. Все остальные будут видеть только черный экран.
Рис. 14.23. Щитки для экрана портативного компьютера от компании ConnettGlobally.com. Такие щитки позволяют использовать экран размером до 15 дюймов по диагонали в условиях яркого солнечного света ■
Рис. 14.24. Фильтр ЗМ Notebook Privacy Computer Filter ограничивает угол вывода изображения па экране портативного компьютера, чтобы его видел только пользователь, сидящий непосредственно
перед экраном
Подставки для портативных компьютеров
Несмотря на одно из своих названий (laptop — наколенные) портативные компьютеры не всегда подходят для использования на коленях. Компьютер может оказаться довольно тяжелым, а его корпус может слишком сильно нагреваться. Большинство пользователей размещают портативные компьютеры на поверхности стола, но существует несколько аксессуаров, позволяющих использовать портативный компьютер на более экзотических поверхностях.
Настольные платформы
Настольные платформы для портативных компьютеров проектируются для решения одной из двух задач. Во-первых, обеспечить удобство при наборе текста, расположив компьютер над поверхностью стола; во-вторых, обеспечить возможность поворачивать компьютер во время презентаций.
Одним из интересных устройств в этой категории является аксессуар Laptop Desk (представленный на Web-узле www.laptopdesk.net). Эта платформа предназначена для использования не только на поверхности стола, но и на других поверхностях (рис. 14.25). В сложенном положении устройство приподнимает заднюю часть корпуса портативного компьютера, облегчая набор текста. После раскладывания платформы становится доступна боковая поверхность для внешней мыши, В такой конфигурации платформа может использоваться на любой поверхности, даже на коленях.
Рис. 14.25. Платформа Laptop Desk может использоваться как в сложенном, так и в разложенном виде. В последнем слечас поддерживается использование внешней мыши
Автомобильная подставка
Существует два типа автомобильных подставок для портативных компьютере. Первая представляет собой усиленную подставку, закрепляемую на полу автомобиля, обычно в районе крышки коробки передач. Вторая является съемной и закрепляется па пассажирском кресле или на руле.
Компания GoOffice предлагает подставку AutoExec с нескользящим верхом (A) AEF-01 (рис. 14.26). Подставка имеет нескользящий верх, выдвижную рабочую поверхность и большой отсек для хранения портативного компьютера, документов и инструментов. Чтобы обеспечить устойчивость подставки, ее можно зафиксировать ремнем безопасности. Подставку можно заказать на Web-узле ConnectGlobally.com.
Компания Arkon Resources продает небольшое устройство, которое называется СМ 175 Executive Laptop Steering Wheel Mount (рис. 14.27). Подставка устанавливается на руле и может выдержать вес ноутбука до 5 кг. Однако использовать эту подставку во время движения автомобиля не рекомендуется.
Рис. 14.26. Автомобильная подставка для портативных компьютеров GoOfflcc AutoExrx AEF-01
Рис. 14.27. Подставка СМ175 Executive Laptop Steering Wheel Mount от компании Arkon Resources устанавливается поверх руля автомобиля и может использоваться для работы с портативным компьютером весом до 5 кг
Где купить
Благодаря популярности портативных компьютеров аксессуары для них предлагаются большим количеством продавцов. В табл. 14.3 перечислены компании (США и Европы), которые специализируются на аксессуарах для портативных компьютеров.
Таблица 14.3. Продавцы аксессуаров для портативных компьютеров
Специализация
Компания
Адрес Web -узла
Различные продукты
Belkin
Connect Globally
Laptop Travel
Mobile Planet
Targus
www.belkin.com
www,connectglobally.com www.laptoptravel.com
www.mobileplanet.com www.targus.com
Порты ввода-вывода — USB, FireWire, SCSI
Adaptec
Keithley instruments
Margl Systems
Orange Micr o
www,adaptec.com www.keithley.com www.margi.com
www.orangemicro.com
Преобразователи для международных стандартов электрических и телефонных сетей
Converter Voltage
Magellan’s
Stay Online
www.convertervoltage.com
www.magelIans.com
www. buytravelconverter . com
Подставки для портативных компьютеров
Air Desk
Laptop Desk
www. a i rdesk. corn www,laptopdesk.net
Сумки для переноски
Anvil Cases Brenthaven Case Logic Samsonite Zero Halliburton
www.anvilcase.com www.brenthaven.com www.caselogic.com www,eamgonite.com www.zerohalliburton.com
Отслеживание хищений
CompuTrace Ztrace
www.сотриtrace.com www.ztrace.com
7
Глава 15
Программное обеспечение и операционные системы
Загрузка
Термин загрузка (boot') произошел от английского bootstrap (самозагрузка, самораскрутка) и означает начало работы персонального компьютера. В компьютер загружается большая операционная система, ио все начинается с маленькой программы, которая затем "вытягивает" все остальное.
Иногда при загрузке системы появляется сообщение какой-либо программы об ошибке. Если сообщение об ошибке выводится определенной программой, следовательно, эта программа загружена и частично работает. Изучение последовательности за1рузки позволяет определить службу или программу, препятствующую выполнению загрузочной процедуры. Обращайте внимание на файлы или области диска, задействованные при загрузке. В сообщениях об ошибках, отображаемых при загрузке и нормальной работе системы, зачастую довольно сложно разобраться. Ниже перечислены npoqiaMMW, которые могут выдавать на экран сообщения в процессе загрузки.
Не зависящие от операционной системы:
ROM BIOS на системной плате;
дополнительные ROM BIOS адаптеров;
главная загрузочная запись (М BR);
за грузоч н ы й сектор акт и вного раздела.
Зависящие от операционной системы:
системные файлы (Io. sys/lbmbio. com и Msdos . sys/lbmdos .com);
драйверы устройств, загружаемые в Conf ig. sys или в файл System. dat системного реестра Windows Эх;
оболочки операционной системы (например, Command. com);
программы, запускаемые из файла Autoexec.bat, группы программ автозагрузки или соответствующие ключи системного реестра;
Windows ( фай л Wi n. с от).
Начальный этап загрузки выполняется на всех компьютерах одинаково и не зависит от установленной операционной системы. Дальнейшие действия зависят от типа установленной операционной системы, а следовательно, и сообщения об ошибках могут быть разными.
Загрузка: начальный этап, не зависящий от типа установленной операционной системы
Если у вас возникли проблемы при загрузке компьютера, постарайтесь определить, на каком этапе это случилось. Процесс стандартной загрузки компьютера можно разделить на ряд этапов.
Включение питания компьютера.
Источник питания выполняет самотестирование. Если все нормально и все выходные напряжения соответствуют требуемым, источник питания выдает на системную плату сигнал PoteerjGood. Между включением компьютера и подачей сигнала проходит ОД-0,5 с.
Микросхема таймера получает сигнал Power_Good и прекращает генерировать подаваемый на процессор сигнал Reset.
Процессор начинает выполнять код, записанный в ROM BIOS по адресу FF'FF:0000. Размер ROM BIOS от этого адреса до конца составляет 16 байт; по данному адресу записана команда перехода на реально выполняемый код ROM BIOS.
ROM Bl OS выполняет тестирование системы, чтобы проверить ее работоспособность. Обнаружив ошибку, система подает звуковой сигнал, так как видеоадаптер все еще не инициализирован. Если BIOS соответствует стандарту Plug and Play, выполняются все последующие действия; в противном случае осуществляется переход к п. 10.
Plug and Play BIOS проверяет постоянные адреса ввода-вывода, линии прерываний, каналы прямого доступа к памяти и другие параметры, необходимые для конфигурации устройств, соответствующих стандарту Plug and Play.
Все устройства Plug and Play, перечисленные в Plug and Play BIOS, деактивизируются.
Создается карта используемых и свободных ресурсов.
Устройства Plug and Play конфигурируются и активизируются. Если в компьютере установлена BIOS, не удовлетворяющая стандарту Plug and Play, устройства инициализируются на основе параметров по умолчанию. Эти устройства могут быть динамически переконфигурированы при загрузке Windows (диспетчер конфигурации Windows запрашивает у Plug and Play BIOS информацию об устройстве, а затем выясняет, какова конфигурация каждого устройства Plug and Play).
В поисках программы работы с видеоадаптером BIOS сканирует адреса памяти видеоадаптера, начиная с €000:0000 и заканчивая €780:0000. Если BIOS видеоадаптера найдена, проверяется контрольная сумма ее кода. При совпадении контрольной суммы с заданной управление передается BIOS видеоадаптера, которая инициализирует видеоадаптер и выводит на экран курсор; в противном случае появляется сообщение GOOD ROM Error.
Если BIOS видеоадаптера не найдена, используется видеодрайвер, записанный в микросхеме ROM системной платы, который инициализирует видеоадаптер и выводит на экран курсор.
BIOS системной платы сканирует оставшуюся память с €800:0000 по DF80:0000 с шагом 2 Кбайт в поисках BIOS любых других подключенных к системной плате адаптера (например, SCSI). Обнаруженные BIOS выполняются так же, как и BIOS видеоадаптера.
При несоответствии контрольной суммы любых BIOS выводится сообщение ХХХХ ROM Error, где ХХХХ — сегментный адрес некорректного модуля ROM.
BIOS проверяет значение слова по адресу 0000:0472, чтобы определить, какая загрузка выполняется (.холодная или горячая^. В случае горячей загрузки по этому адресу записано слово 1234h, что приводит к пропуску POST (Power On Self Test — самотестирование при включении питания). Если по этому адресу записано другое слово, выполняется POST.
В случае холодной загрузки выполняется POST. При тестировании на экран компьютера выводится сообщение обо всех возникающих ошибках и подается сигнал со встроенного динамика. При успешном завершении POST выдается одиночный звуковой сигнал.
Программа BIOS ищет в дисководе А системную дискету и читает на ней сектор 1. находящийся на цилиндре 0, стороне 0 (самый первый сектор). Современные версии BIOS позволяют загружаться не только с дискеты, но и с других устройств, например жесткого диска и накопителя CD-ROM. Порядок поиска загрузочных устройств определяется с помощью программы установки параметров BIOS. Этот сектор загружается по адресу 0000:7000 и проверяет, является ли диск загрузочным.
Если значения первых бантов считанного сектора некорректны, на экране отображается сообщение об ошибке загрузочной записи дискеты 602-Diskette Boot Record Error и система останавливается.
Если дискета была подготовлена в DOS с помощью команды Format или Sys, а два первых файла в корневом каталоге не являются системными или их нельзя прочитать, выдается сообщение о том, что диск не системный.
Non-System disk or disk errorReplace and strike any key when ready Non-System disk or disk errorReplace and press any key when ready Invalid system disk_Replace the disk, and then press any key Disk Boot failure Disk I/O Error
Совет
He забудьте определить с помощью программы установки параметров BIOS порядок поиска загрузочных устройств. Установите следующий порядок загрузки: накопитель CD-ROM, дискета, жесткий Диск; тогда появление фатальной ошибки можно встретить во всеоружии.
Начиная с Windows 98 асе компакт-диски OEM с этой системой являются загрузочными. А компакт-диски с Windows NT 4.0 и Windows 2000/ХР являются загрузочными независимо от их типа (как OEM, таки "обычные”).
Если в дисководе А нет системной дискеты, BIOS читает сектор MBR (Master Boot Record — главная загрузочная запись); это самый первый сектор на жестком диске, который находится по тому же физическому адресу, что и загрузочный сектор на дискете (цилиндр 0, сторона 0, сектор 1). Обнаружив такой сектор, BIOS загружает его в память по адресу 0000:7000 и затем проверяет его.
Если последние два байта этого сектора (его сигнатура) не равны 55AAh, вызывается прерывание 18h. При этом на экране появляется предупреждающее сообщение (оно зависит от производителя BIOS вашего компьютера).,
Non-System disk or disk error replace and strike any key when ready DISK BOOT FAILURE, INSERT SYSTEM DISK AND PRESS ENTER No boot device available strike Fl to retry boot, F2 for setup utility No boot sector on fixed disk - strike Fl to retry boot, F2 for setup utility
Сектор главной загрузочной записи (MBR) записывается на жесткий диск программой FDISK. После форматирования жесткого диска на низком уровне во всех его секторах находятся одни нули и, естественно, первый сектор не содержит необходимой сигнатуры в последних двух байтах. Из этого следует, что описанные сообщения об ошибках будут выдаваться, если вы отформатировали диск на низком уровне, но забыли разбить его на разделы (логические диски).
Начальный загрузчик ищет в таблице разделов активный раздел.
Если в таблице нет активного раздела, отображается сообщение об ошибке посредством вызова BIOS программного прерывания 18h.
Если хотя бы один раздел содержит неправильную метку либо несколько разделов помечены как активные, выдается сообщение об ошибке Invalid partition table и система останавливается.
Если найден только один активный раздел, его загрузочный сектор читается в память и проверяется, действительно ли он загрузочный.
Если загрузочный сектор активного раздела не читается за пять попыток, выдается сообщение об ошибке Error loading operating system и система останавливается.
Проверяется сигнатура считанного загрузочного сектора активного раздела. Если последние два байта не соответствуют сигнатуре 55AAh, выдается сообщение об ошибке Missing operating system и система останавливается.
Загрузочный сектор активного раздела, как следует из его названия, содержит программу загрузки операционной системы. Если загрузочный сектор испорчен, системные файлы не являются первыми в корневом каталоге или при попытке их чтения возникают сбои, выдается сообщение, что диск не системный или содержит ошибку (см. п. 18).
Дальнейшне действия зависят от установленной операционной системы.
Загрузка Windows 9х/Ме
Понимая процесс загрузки Windows 9т/Ме, вы сможете достаточно быстро решить возникающие проблемы. Загрузку Windows 9т можно разделить на три этапа:
загрузка и запуск файла Io. sys;
настройка реального режима;
загрузка и запуск файла win. com.
Этап 1: загрузка и запуск файла lo.sys
Код инициализации активизирует драйверы базовых устройств, определяет состояние оборудования, сбрасывает и инициализирует подключенные устройства и устанавливает параметры системы по умолчанию.
Активизируется файловая система, управление передается файлу Io. sys.
Отображается сообщение Starting Windows в течение <п> секунд. Время отображения этого сообщения определяется строкой BootDelay=<n> в файле Msdos.sys (по умолчанию 2 с).
При использовании аппаратных конфигураций появляется следующее сообщение: Windows cannot determine what configuration your computer is in. Из приведенного списка следует выбрать необходимую аппаратную конфигурацию.
Загружается и отображается файл Logo. sys (стартовая заставка).
Если существуют файлы Drvspace.ini или Dblspace.ini, то они загружаются в память. Также загружаются драйверы Himem. sys, If ship. sys и Setver. exe.
Файл Io. sys проверяет файлы системного реестра System. dat и User.dat.
Файл lo.sys открывает файл System.dat. Если такого файла не существует, то используется файл System.daO. При успешном запуске Windows 9х файл System, da О копируется в System .dat.
Если в файле Msdos . sys присутствует строка DoubleBuffег=1 или двойная буферизация активизируется с помощью параметров в ветви реестра HKLM\System\Current- Con trolSet\ Control \WinBoot\Doubl eBuffer, то Загружается файлDblbuff.sys.
Замечание Программа установки Wodows Эх автоматически активизирует двойную буферизацию, если определит, что это необходимо.
Если существует несколько аппаратных конфигураций, то выбранная конфигурация загружается из системного реестра.
В Windows 9х/Ме просматривается ветвь реестра HKLM\System\CurrentControlSet, загружаются найденные драйверы устройств, а затем выполняется файл Config. sys.
Этап 2: настройка реального режима
Для правильной работы некоторых старых устройств и программ необходимо занижать драйверы и файлы в реальном режиме. Чтобы обеспечить обратную совместимость, Windows Эх обрабатывает файлы Conf ig. sys и Autoexec. bat (если они существуют).
Если файл Config. sys существует, то обрабатываются содержащиеся в нем операторы и команды загрузки драйверов. Если же этого файла на жестком диске нет то загружаются следующие необходимые для работы драйверы:
Ifship.sys
Himem.sys
Setver.sys
Информацию о расположении этих файлов на жестком диске файл Io. sys получает из строки WinBootDir= файла Msdos. sys.
Windows резервирует все глобальные блоки верхней памяти для использования операционной системой или для поддержки расширенной памяти.
Обрабатывается содержимое файла Autoexec.bat, и все перечисленные в нем резидентные профам мы загружаются в память.
Этап 3: загрузка и запуск файла win.com
Зафужается и запускается файл win. com.
Файл win. com обращается к файлу Vmm32. vxd. Если в компьютере достаточно оперативной памяти, этот файл зафужается в память. В противном случае организуется доступ к этому файлу на жестком диске, что увеличивает время загрузки.
Зафузчик драйверов виртуальных устройств реального режима сравнивает копии виртуальных драйверов устройств (VxD) в папке Windows\System\Vmm32 и файле Vmm32.vxd. Если виртуальный драйвер устройства существует и в папке и в файле, то копня виртуального драйвера "помечается’’ в файле Vmm32 . vxd как незафужае мая.
Виртуальные драйверы устройств, не загруженные с помощью файла Vmm3 2. vxd, зафужаются из раздела [386 Enh] файла System.ini папки Windows.
Необходимые виртуальные драйверы устройств
Для нормальной работы операционной системы Windows необходимы некоторые виртуальные драйверы устройств. Эти драйверы зафужаются автоматически и им не нужны соответствующие записи в системном реестре. Для Windaws Эх необходимы перечисленные ниже виртуальные драйверы устройств.
*
BIOSXLAT
•
CONFIGMG
*
DYNAPAGE
•
DOSMGR
*
EB10S
•
IFSMGR
*
INT13
*
IOS
•
PAGESWAP
*
SHELL
*
V86MMGR
*
VCD
*
VCACHE
•
VCOMM
*
VCOND
•
VDD
VOMAD
*
VFAT
•
VKD
*
VMCPD
•
VPICD
•
VTD
*
VTDAPI
•
VWIN32
•
WDLDR
*
•
Зафузчик драйверов виртуальных устройств реального режима проверяет правильность зафузки всех необходимых виртуальных драйверов устройств. Если при загрузке необходимого драйвера появляется ошибка, зафузчик пытается выполнить еще раз эту операцию.
После загрузки виртуальные драй веры устройств реального режима инициализируются.
Файл Vmm32 переключает процессор в защищенный режим.
Начинается процесс инициализации виртуальных драйверов устройств согласно их параметру InitDevice, а не порядку загрузки в память.
После загрузки всех виртуальных драйверов устройств начинается загрузка файлов Krnl32.dll, Gdi.exe, User.exe и Explorer.exe (по умолчанию оболочка операционной системы Windows 9х).
Если компьютер подключен к сети, то загружается сетевое окружение. Пользователю предлагается ввести имя и пароль для входа в сеть. Операционная система Windows 9кг позволяет нескольким пользователям сохранять параметры рабочего стола. При входе в Windows эти параметры загружаются из системного реестра. Если пользователь не вводит имени, то загружается конфигурация с установленными по умолчанию параметрами рабочего стола.
На последней фазе загрузки операционной системы запускаются программы из папки автозагрузки и ветви системного реестра RunOnce. После загрузки программы ее параметр из ветви системного реестра RunOnce удаляется.
Загрузка Windows NT/2000
Загрузка операционной системы WindowsNT или Windows 2000 аналогична загрузке других систем до момента чтения загрузочной записи активного раздела. Вместо файлов Io. sys и Msdos. sys в Windows NT/2000 запускается загрузчик системы NTLDR, который начинает определять оборудование и позволяет выбрать систему для загрузки.
Далее описан базовый процесс загрузки операционных систем Windows NT/2000/XP.
Загрузочный сектор загружает службу Ntldr (NT Loader). Процессор переходит в защищенный режим, активизирует файловую систему и считывает содержимое файла Boot. ini, где определяются параметры и начальное меню загрузки (этот файл необходим при установке на один компьютер двух или более операционных систем). При двойной установке и выборе операционной системы, отличной от NT/2000/XP, загружается файл Bootsect. dos. Если в системе установлены жесткие диски SCSI, загружается файл Ntbootdd .sys, содержащий загрузочные драйверы SCSI.
Служба Ntdetect.com собирает данные аппаратной конфигурации и передает их программе Ntldr. Если существует несколько аппаратных записей, Windows выбирает нужную для текущей конфи ту рации. Когда ПЗУ BIOS совместимо с ACPI, Windows использует технологию ACPI для обнаружения и инициализации устройств.
Загрузка ядра операционной системы. Загрузчик Windows передает данные, собранные Nt detect. com, модулю Ntoskrnl. ехе, загружающему непосредственно ядро системы, уровень абстрагирования от аппаратных компонентов (Hal.dll) и информацию системного реестра. При этом внизу экрана указываются детали процесса загрузки.
Загрузка драйверов и регистрация пользователя. Сетевые компоненты (например, протокол TCP/IP) загружаются одновременно с другими службами, после чего на экран выводится строка Begin Logon (начало загрузки). После регистрации пользователя Windows обновляет список последней удачной конфигурации.
Обнаружение и настройка новых устройств Plug and Play. Новым обнаруженным устройствам присваиваются соответствующие программные ресурсы, после чего Windows извлекает нужный драйвер из архива Driver. cab. В противном случае пользователь сам указывает расположение драйвера. Поиск новых устройств осуществляется одновременно с процессом регистрации пользователя в системе.
При загрузке Windows NT/2000/XP используются следующие файлы:
ntldr;
boot.ini;
boot sect. dos (только в компьютерах с несколькими операционными системами);
ntbootdd. ays (загружается только для жестких дисков SCSI);
ntdetect.com;
ntoskrnl.exe;
hal.dll;
файлы в каталоге корневая nnnxa\System32\Conf ig (реестр);
файлы в каталоге корневая nanKa\System32\Drivers (драйверы).
Установка операционной системы
Более подробно процесс установки операционной системы описывается в документации (или руководстве пользователя).
В современных компьютерах для инсталляции операционной системы Windows 98 или ее более поздних версий (они поставляются на установочных CD) достаточно загрузиться с компакт-диска. Перед этим в настройках Setup BIOS необходимо определить CD-ROM как загрузочное устройство. Во время инсталляции операционной системы следуйте появляющимся подсказкам. Windows 98 и более поздние версии автоматически определяют структуру жесткого диска и используемую файловую систему. При необходимости жесткий диск разбивается на разделы, которые затем форматируются. Подобный метод наиболее прост и понятен, поэтому он рекомендуется для большинства пользователей.
В том случае, если вы хотите самостоятельно разбить жесткий диск на разделы и отформатировать их (перед инсталляцией операционной системы), воспользуйтесь рекомендациями, которые даны в следующих разделах.
Создание разделов на жестком диске
Для разбивки жесткого диска на разделы необходимо использовать программу FDISK.
В командной строке введите команду FDISK. С помощью соответствующих параметров меню создайте один раздел для всего диска или несколько разделов. Как правило, первый раздел необходимо сделать активным, т.е. загрузочным. На вопрос Do you wish to enable large disk support (Y/N) ? следует ответить Yes. Это позволит создать раздел c файловой системой FAT 32 или NTFS. Далее можно подтверждать параметры, указанные по умолчанию, и на жестком диске будет создан один загрузочный раздел.
Осталось только перезагрузить систему.
Форматирование жесткого диска
После перезагрузки с помощью загрузочной дискеты необходимо отформапцювать все созданные разделы. Первый раздел жесткого диска форматируется следующей командой:
FORMAT С:
Другие разделы жесткого диска форматируются точно так же: достаточно выполнить команду, изменяя буквенное обозначение диска для каждого форматируемого раздела.
После форматирования всех разделов следует снова перезагрузиться и начать установку Windows.
Настройка накопителя на жестких дисках с помощью Windows 2000/ХР
При использовании Windows 2000/ХР настройка накопителя на жестких дисках выполняется во время инсталляции операционной системы. Если на жестком диске, на котором уже установлена какая-нибудь операционная система, есть свободное место, можно создать так называемую мульти загрузочную систему, дополнительно установив Windows 2000/ХР. Такая конфигурация позволяет при каждой загрузке компьютера выбирать нужную версию операционной системы. Можно также заменить существующую версию Windows.
Если настройка накопителя выполняется с помощью Windows 2000/ХР, то в процессе подготовки можно также выбрать тип используемой файловой системы (FAT32 или NTFS). Процесс инсталляции будет завершен после того, как Windows создаст разделы на жестком диске и выполнит его форматирование.
Загрузка драйвера CD-ROM
В том случае, если система поддерживает загрузку с компакт-диска, а вы инсталлируете Windows 98 или более позднюю версию, этот раздел можно совершенно спокойно пропустить. Необходимые драйверы CD-ROM загружаются автоматически во время загрузки с установочного компакт-диска. После этого можно продолжить выполнение установки с компакт-диска или скопировать файлы на жесткий диск, чтобы затем установить операционную систему с жесткого диска.
Если вы загружаетесь с дискеты (скажем, система не позволяет выполнить установку с компакт-диска или устанавливаемая версия не является самозагружаемой), убедитесь, что загрузочная дискета поддерживает существующий дисковод CD/DVD. Для этого необходимо установить на диске драйверы реального режима (на основе DOS), которые совместимы с дисководом. Наиболее простое решение — использовать загрузочную дискету Windows 98 (или более поздней версии), содержащую драйверы, которые на 99% соответствуют системам, существующим на сегодняшнем рынке. Загрузочная дискета Windows 98 может быть использована даже при установке Windows 95.
Восстановление данных с портативного компьютера
Хотя все большее количество портативных компьютеров оборудуются пишущими накопителями на компакт-дисках, а некоторые последние модели поддерживают запись DVD, пользователи портативных компьютеров редко выполняют резервное копирование данных, если вообще создают резервные копии. Ио рано или поздно придется об этом пожалеть. Восстановление данных ноутбука может оказаться более сложным процессом, чем восстановление данных с настольного компьютера. В следующих разделах описаны методы восстановления данных с портативного компьютера.
Для восстановления потерянных данных иногда достаточно открыть окно приложения Корзина (Recycle Bin) и извлечь удаленный файл, а иногда приходится тратить сотни долларов на приобретение специализированного программного обеспечения или сервисных услуг. В наихудшем случае придется даже отправить дисковод в центр восстановления данных. Существует несколько факторов, которые определяют степень сложности процесса восстановления данных, в том числе:
способ удаления данных;
файловая система накопителя, на котором хранились удаленные данные;
форма хранения данных: магнитные ленты, оптические и магнитооптические носители, флэш-память;
используемая версия Windows или другой операционной системы;
наличие программного обеспечения по защите данных, установленного в системе;
наличие физических повреждений и исправность головок, жестких дисков и монтажной платы диска.
Программа Корзина Windows и удаление файлов
Проще всего восстанавливать файлы, отправленные в "корзину" Windows (начиная с Windows 95, приложение Корзина (Recycle Bin) является стандартным компонентом Windows). Запустите программу Проводник (Windows Explorer) или откройте окно Мой компьютер (Му Computer), выделите мышью файл или группу файлов и нажмите клавишу <Delete>. В результате этой операции удаленный файл окажется в окне приложения Корзина. Несмотря на то что файл, отправленный в корзину, исчезает из каталога, в котором он до этого находился, этот файл фактически защищен от перезаписи. По умолчанию операционные системы Windows 95 и более новые версии резервируют 10% дискового пространства на каждом жестком диске для приложения Корзина (в накопителях на сменных носителях эта программа отсутствует). Таким образом, 10-гигабайтовый накопитель резервирует около 1 Гбайт дискового пространства для корзины. В данном случае, если в корзину отправить файлы общим объемом менее t Гбайт, то эти так называемые удаленные файлы будут защищены операционной системой Windows. Однако если в корзину отправить более 1 Гбайт данных, то ранее отправленные файлы будут перезаписаны. Чем быстрее станет ясно, что в корзину отправлен нужный файл, тем больше шансов его спасти.
Чтобы восстановить "удаленный" файл, запустите программу Корзина, выделите нужный файл, щелкните на нем правой кнопкой мыши и выберите команду Восстановить (Restore). Windows возвратит файл в исходное положение и удалит из корзины.
Если в тот момент, когда вы нажимаете клавишу <Delete> или выбираете в меню команду Удалить (Delete), удерживать нажатой клавишу <Shift>, удаляемый файл не попадет в корзину. В последнем случае для восстановления утраченных данных придется воспользоваться программным обеспечением сторонних разработчиков.
Восстановление файлов, не попавших в корзину
Приложение Корзина (Recycle Bin) является первой ‘‘линией обороны" при спасении утраченных данных, но се возможности ограниченны. Как отмечалось в предыдущем разделе, при определенных условиях выделенные файлы либо не попадают в корзину, либо перезаписываются последними удаленными файлами. Кроме того, Корзина не используется для хранения файлов, удаленных с помощью командной строки, или при замене файла его более новой версией.
Для восстановления файлов, не попавших в корзину, обратите внимание на программу Norton UnErase (которая входит в пакеты Norton Utilities и Norton Sy stem Works). Следует заметить, что эффективность прт"раммы Norton UnErase и способы ее применения зависят от используемой версии Windows и файловой системы жесткого диска.
Использование программ Norton Un Erase и Norton Protected Recycle Bin в Windows 9x/Me
В операционных системах Windows 9x/Me с файловой системой FAT восстановление данных на жестом диске, не имеющем установленной программы Norton Utilities, не представляет собой ничего сложного. Тем не менее установка этой программы до того, как будут удаляться файлы, позволяет еще больше упростить их возможное восстановление. Если программа Norton UnErase еще не установлена, но возникла необходимость в восстановлении удаленных файлов, запустите программу непосредственно с загрузочного компакт-диска Norton Utilities. В этом случае Norton UnErase будет работать как программа с интерфейсом командной строки, поэтому придется ввести первую букву имени каждого восстанавливаемого файла.
Если программа Norton Utilities уже установлена, на рабочем столе вместо обычной пиктограммы Корзина появится значок Norton Protected Recycle Bin. В отличие от стандартной программы Корзина, приложение Norton Protected Recycle Bin сохраняет файлы, которые были заменены более новыми версиями, и файлы, удаленные средствами командной строки. Чтобы восстановить файл, сохраненный приложением Norton Protected Recycle Bin, щелкните мышью на этом значке, выберите нужный файл, щелкните на нем правой кнопкой мыши и выберите команду Restore. Удаленный файл вернется на прежнее место.
Внимание!
Не следует устанавливать программы восстановления данных на жесткий диск, данные которого вы пытаетесь восстановить, так как инсталляция подобных программ может привести к перезаписи утраченных данных. Если необходимо восстановить данные, которые находятся на загрузочном диске Windows, следует подключить к компьютеру второй жесткий диск, сконфигурировать его в системной BIOS как загрузочный, установить рабочую копию Windows, а затем загрузиться с этого диска и установить на него программу восстановления данных. По возможности установите диск большой емкости (по крайней мере 10 Гбайт или больше), что позволит получить несколько гигабайт свободного пространства для хранения восстановленных данных.
В качестве альтернативы попробуйте также запустить утилиту Norton Unerase Wizard изменю программы Norton Utilities. Эта утилита позволяет находить недавно удаленные файлы (они находятся в корзине), все защищенные файлы на локальных дисках (они также хранятся в корзине) и все восстанавливаемые файлы, которые находятся на локальных дисках. При выборе последней опции можно ограничить круг поиска, используя групповые символы или указывая типы файлов, которые следует найти. Для поиска файлов, которые не хранятся в корзине, необходимо ввести первую букву имени файла; можно также узнать, какие файлы были удалены той или иной программой. Для восстановления файла с помощью мастера Unerase Wizard следует выделить файл, указав при необходимости первую букву его имени, затем просмотреть содержимое файла, щелкнув на кнопке Quick View (если программа просмотра файлов поддерживает этот формат), после чего щелкнуть на кнопке Восстановить (Recover). При этом восстановленный файл вернется на прежнее место.
Операционные системы Windows 9л"/Ме позволяют находить утраченные файлы как на жестких дисках, так и на сменных носителях (дискеты, флэш-память), хотя программа Корзина используется только для файлов жесткого диска.
Использование программ Norton UnErase и Norton Protected Recycle Bin в Windows 2OOO/XP
В операционных системах Windows 2000/ХР функции Norton UnErase и Norton Protected Recycle Bin работают примерно так же, как и в Windows 9х/Ме, но имеют определенные ограничения: мастер Unerase Wizard выполняет поиск файлов только на жестких дисках. Накопители на сменных дисках не поддерживаются.
Совет
Если вы хотите с помощью мастера Norton Unerase Wizard восстановить данные, записанные на дискете, загрузите компьютер с загрузочного компакт-диска Norton Utilities, а затем запустите соответствующий мастер из меню запуска того же компакт-диска. Этот метод подходит как для Windows 9х/Ме, так и для Windows 2000/ХР.
Если на компьютере установлены две операционные системы — Windows 9х/Ме и Windows 2000/ХР — и мастер Norton Unerase Wizard будет использоваться для восстановления данных на Zip-дисководах, накопителях USB и устройствах флэш-памяти, запустите компьютер в Windows 9х/Ме и установите Norton Utilities или SystemWorks. и в дальнейшем, если необходимо отыскать утраченные данные на сменных носителях, всегда загружайте операционную систему Windows 9х/Ме.
Альтернатива Norton UnErase
Программный пакет System Suite4.0 от компании VCOM (ранее реализуемый компанией Ontrack) представляет собой интегрированный набор служебных программ, который обеспечивает примерено такие же возможности, как и Norton UnErase. Но, в отличие от Norton Un Erase, функция FileUndeleter, включенная в System Suite, позволяет работать с жесткими дисками и с накопителями на сменных носителях во всех поддерживаемых версиях Windows, включая Windows ХР.
Несмотря на то что Norton Disk Editor (DISKEDIT.COM) не относится к числу автоматических средств, его можно использовать для восстановления утраченных данных на дискетах, жестких дисках и сменных носителях различных типов. Это приложение работает с любой файловой системой и практически во всех операционных системах, включая Linux.
Восстановление файлов в NTFS
Файловая структура NTFS значительно сложнее, чем любая файловая система той или иной версии FAT. Кроме того, некоторые файлы могут быть сжаты с помощью функции сжатия данных, встроенной в NTFS. Поэтому для восстановления файлов, удаленных с жестких дисков NTFS, необходимо использовать специализированную NTFS-совместимую п,>ограмму. Для этого подходят, например, программы Norton Utilities и Norton SystemWorks 2002 и более поздних версий, совместимые с NTFS. Следует использовать также функцию Norton Protection, которая позволяет сохранять удаленные файлы в течение определенного времени. Использование Norton Protection значительно расширяет возможности Norton UnErase.
Для восстановления удаленных файлов можно использовать не только такие программы, как Norton Utilities или Norton UnErase, включенную в Norton SystemWorks, но и перечисленные ниже.
Active Undelete. Программные продукты этой серии работают также с картами флэш- намяти. Для получения подробной информации и бесплатной демоверсии этой программы посетите Web-узел http: //www. active-undelete. com.
Restorer2000. Существуют следующие версии этой программы: FAT, NTFS и Professional. Для получения подробной информации и бесплатной демоверсии программы посетите Web-узел http: //www. bitinart. net/r2k. shtml.
Ontrack Easy Recovery. Для получения подробной информации и бесплатной демоверсии программы посетите Web-узел http://www .ontrack. com.
Совет
Некоторые программы, используемые в NTFS, позволяют восстанавливать только те файлы, которые были созданы пользователем, вошедшим в данную систему, Другие файлы могут быть восстановлены только администратором. Это особенна важно в том случае, когда вы пытаетесь восстановить удаленные файлы в системе, в которой работает несколько пользователей. Для получения более подробной информации обратитесь к соответствующей документации.
Восстановление данных с разбитых на разделы и отформатированных жестких дисков
Форматирование жестких дисков, дискет или сменных носителей приводит к удалению таблицы размещения файлов, которая используется такими программами, как Norton UnErase или FileUndeieter, включенной в пакет VCOM System Suite, для определения местоположения файлов. При повторной разбивке жесткого диска на разделы с помощью программы FDISK или другого подобного приложения (например, Управление диском (Disk Management) в Windows 2000/ХР) происходит удаление исходной файловой системы и информации о ранее созданных разделах.
В таких случаях для восстановления данных следует использовать более мощные программные средства. Существует два способа восстановления данных случайно отформатированного жесткого диска.
Использование программы для восстановления прежнего формата жесткого диска.
Использование программы, с помощью которой можно проигнорировать вновь созданную файловую систему FAT и обратиться непосредственно к секторам диска, что позволит отыскать и восстановить утраченные данные.
Для восстановления данных, удаленных с жесткого диска при создании разделов, следует использовать программу прямого считывания данных с секторов диска.
Восстановление утраченных данных на другом дисководе
Разработано множество программ, с помощью которых можно восстановить данные, утраченные из-за случайного форматирования диска или разбивки его на разделы, перенеся восстановленную информацию на другой носитель. К числу наилучших и наиболее универсальных программ относится серия программных продуктов Easy Recovery от компании Ontrack Data Recovery Services, которая является подразделением корпорации К roll Ontrack, Inc. Семейство Easy Recovery объединяет три программы.
■ EasyRecovery DataRecovery. Позволяет восстановить удаленные данные и файлы, хранившиеся на случайно отформатированных жестких дисках, дискетах и сменных носителях, а также поврежденные или разрушенные файлы Zip и Microsoft Word. Для хранения восстановленных файлов могут использоваться как локальные, так и сетевые каталоги.
■ Easy Recovery File Repair. Позволяет исправить или восстановить данные поврежденных или разрушенных файлов Zip и Microsoft Office (Word, Excel, Access, PowerPoint и Outlook). Для хранения восстановленных файлов могут использоваться локальные и сетевые каталоги.
■ EasyRecovery Professional. Объединяет функции DataRecovery и FileRecovery и включает некоторые дополнительные возможности, в частности поиск файлов, функцию Raw Recovery и определяемые пользователем параметры раздела, что позволяет восстанавливать данные даже при тяжелом повреждении файловой системы и случайной разбивке диска на разделы. Бесплатная пробная версия отображает перечень файлов, которые могут быть восстановлены (а также бесплатно исправляет и восстанавливает Zip-файлы); для получения пробной версии обратитесь на Web-узел компании Ontrack (http: //www. ontrack. com).
Более ранняя версия EasyRecovery' Data Recovery Ute, позволяющая восстанавливать до 50 файлов, является одним из компонентов программы System Suite от компании VCOM.
Запустив программу EasyRecovery Professional, можно выбрать один из перечисленных ниже методов восстановления данных.
Deleted Recovery. Восстановление удаленных файлов.
Format Recovery. Восстановление файлов, утраченных при случайном форматировании накопителей.
RawRecovery. Восстановление файлов путем непосредственного считывания данных из секторов с использованием технологии определения соответствий сигнатур файлов.
AdvancedRecovery. Восстановление данных с удаленных или поврежденных разделов.
В том или ином случае необходимо определить другой накопитель, который будет использоваться для хранения восстановленных данных. Метод “только для чтения" позволяет сохранить содержимое исходного накопителя и воспользоваться другим методом восстановления данных, если не удалось решить эту задачу с помощью первого метода.
Какие параметры являются оптимальными для восстановления данных? В табл. 15.1 приведены результаты, полученные при различных сценариях потери данных и использовании тех или иных параметров восстановления. Для восстановления данных с логического 19-гигабайтового диска, отформатированного в Windows ХР с файловой системой NTFS, использовалась программа EasyRecovery Professional.
Таблица 15.1. Параметры восстановления данных и результаты, полученные при использовании Easy Recover у Professional
Характеристика утраченных данных
Метод восстановления данных
Данные восстановлены ?
Подробности
Примечания
Удаленный каталог
DefetedRecovery
Да
Все файлы восстановлены
Сохранились все длинные имена файлов и хатале гое
Отформатированный накопитель (полное форматирование)
FormatRecovery
Да
Все файлы восстановлены
Для хранения восстановленных файлов были созданы новые каталоги; сохранились длинные имена файлов и каталогов, расположенных уровнем ниже корневого каталога
Логический дисковод удален с помощью программы
Advanced Recovery
Да
Все файлы восстановлены
Сохранились все длинные имена файлов и каталогов
Управление диском (Disk Management)
Отформатированный накопитель, на котором записаны новые данные
Format Recovery
Частично
Восстановлены вое файлы и каталоги, которые не были перезаписаны
Сохранились все длинные имена файлов и каталогов
После форматирования накопитель был разбит на разделы и отформатирован в системе FAT (диск 1t
AdvancedRecovery
Нет
Файлы, которые могли быть восстановлены, не обнаружены
117 Мбайт)
RawRecovery
Частично
Нефрагментиро ванные файлы восстановлены
Исходная структура каталогов и файловые имена не сохранились; файлы каждого типа хранятся в отдельной папке, и все файлы последовательно пронумерованы
После форматирования накопитель был разбит на разделы и отформатирован в системе NTFS (диск 2,
AdvancedRecovery
Нет
Файлы, которые могли быть восстановлены, не обнаружены
1в,8 Пбайт)
RawRecovery
Частично
Нефрагментиро ванные файлы восстановлены
Исходная структура каталогов и файловые имена не сохранились; файлы каждого типа хранятся а отдельной папке, и все файлы последовательно пронумерованы
Как следует из табл. 15.1, до тех пор пока области данных на жестком диске не будут перезаписаны, полное восстановление данных возможно, причем даже в том случае, если дисковод был отформатирован или заново разбит на разделы. Таким образом, чем быстрее вы поймете, что отформатированный и разбитый на разделы жесткий диск содержит ценные данные, тем больше шансов. И чем больше пройдет времени, тем меньше данных может быть восстановлено. Кроме того, следует заметить, что "посекторный" поиск данных (процесс, получивший в Ontrack название RawRecovery) не позволит сохранить исходную структуру каталогов и длинные имена файлов. В этом случае придется заново создать необходимую структуру каталогов, а затем переименовать все восстановленные файлы, на что уйдет немало времени и сил.
Совет При использовании программы EasyRecovery Professional или EasyRecovery DataRecovery для восстановления поврежденных Zip-файлов или файлов Microsoft Office воспользуйтесь параметрами меню Properties и укажите каталог, в котором будут храниться восстановленные файлы (исходное расположение или другой диск или каталог). По умолчанию восстановленные файлы Outlook будут скопированы а другую папку, тогда как файлы других типов останутся на своих прежних местах (по крайней мере до тех пор, пока не будет указан другой каталог).
Как следует из этого примера, специализированные программы восстановления данных, к которым относится Easy Recovery Professional от компании Ontrack, весьма эффективны. Но при этом они имеют довольно высокую стоимость. Поэтому, если есть пакеты Norton Utilities или Norton SystemWorks, а также свободное время, которое можно потратить на знакомство со структурой жесткого диска, попробуйте восстановить утраченные данные с помощью Norton Disk Editor.
Использование Norton Disk Editor
На своих семинарах, посвященных аппаратным средствам ПК (модернизации и ремонту) и восстановлению данных, при исследовании накопителей я часто использую Norton Disk Editor — незаслуженно игнорируемую программу, которая является одним из компонентов пакетов Norton Utilities и Norton SystemWorks. Я также использую эту программу для восстановления утраченных данных. Поскольку Disk Editor требует ручного управления, она иногда оказывается гораздо полезнее автоматических программ, которые далеко не всегда работают корректно. Например, в режиме работы с физическими секторами Disk Editor может работать с любым дисководом независимо от используемой файловой системы. Это связано с функционированием на более низком уровне, чем операционная система. Кроме того, Disk Editor отображает структуру накопителя так, как не может сделать ни одна программа, а потому является совершенным инструментом как для получения дополнительной информации о структуре диска, так и для восстановления утраченных данных. В этом разделе речь идет о двух процедурах, которые можно выполнить с помощью программы Disk Editor.
Восстановление файлов на дискете.
Копирование файла, удаленного с жесткого диска, на другой накопитель.
В пакеты Norton SystemWorks, SystemWorks Professional или Norton Utilities для Window обязательно входит и программа Norton Disk Editor. Откройте папку Norton Utilities, которая находится в каталоге Program Ries, и посмотрите, есть ли там файлы DISKEDIT.EXE hDISKEDIT.HLP.
Если файлы не найдены па жестком диске, запустите их с установочного компакт-диска Norton Utilities. Для SystemWorks или SystemWorks Professional найдите на компакт-диске папку \NU, где расположены нужные файлы.
Программа Disk Editor, управление которой осуществляется с помощью командной строки, предназначена для обращения к файловым системам, созданным на основе таблицы размещения файлов (FAT), к которым относятся FAT 12 (дискеты), FAT 16 (жесткие диски MS-DOS и первых версий Windows 95) и FAT 32 (жесткие диски Windows 95/98/Ме). Если жесткие диски отформатированы в файловой системе FAT 16 или FAT 32, то Disk Editor можно использовать также с Windows NT/2000/XP; программа Disk Editor будет также работать в разделах NTFS, но в этом случае ее можно будет использовать только в режиме работы с физическими секторами.
Прежде чем приступать к восстановлению важных файлов или данных, хранящихся на жестком диске, рекомендуется опробовать Disk Editor на гибких дисках. Программа Disk Editor требует исключительно ручного управления, поэтому возможность ошибки довольно высока.
Файлы Disk Editor поместятся на обычной дискете, но, если вы плохо знакомы с этой программой, лучше разместить их на запасном диске. Никогда не копируйте файлы Disk Editor (или любой другой программы, используемой для восстановления данных) на диск, содержащий данные, которые будут восстанавливаться, что может привести к перезаписи области данных и уничтожению исходных файлов. Например, если необходимо проверить или восстановить данные на гибком диске, создайте на жестком диске папку с именем Disk Editor и скопируйте туда все файлы.
Обычно в программе Disk Editor используются команды, вводимые С клавиатуры, но можно также работать и с мышью. Для этого необходимо подключить мышь к последовательному порту или порту PS/2 (мышь USB, как правило, не работает в режиме командной строки, но если она имеет соответствующий адаптер, ее можно подключить к порту PS/2), азатем загрузить драйвер мыши MS-DOS (как правило, MOUSE.COM). Все это необходимо сделать до начала работы с Disk Editor. Для работы с мышью Logitech имеет смысл загрузить драйвер MS-DOS с Web-узла компании Logitech. В свою очередь, компания Microsoft не обеспечивает пользователей драйверами MS-DOS, поэтому, чтобы получить необходимый драйвер, нужно посетить Web-узел http://www.bootdisk.eom/readme.htm#mouse.
При использовании других типов мыши попробуйте установить драйвер Microsoft/Logitech или обратитесь к разработчику. Имейте в виду, что колесо прокрутки и дополнительные кнопки мыши не будут работать с драйверами MS-DOS.
Рекомендуется скопировать драйвер мыши в ту же папку, в которой находится программа Disk Editor.
Использование программы Disk Editor для проверки накопителя
Чтобы запустить программу, выполните ряд действий.
Загрузите компьютер в режиме командной строки (не Windows); программе Disk Editor требуется монопольный доступ к анализируемому накопителю. В Windows 9г откройте меню загрузки, нажав во время загрузки системы клавиши <F8> или <Ctri>, и выберите опцию Режим командной строки (Safe Mode Command Prompt). Можно также воспользоваться загрузочным диском Windows 9х/Ме, который создается посредством приложения Установка и удаление программ (Add/Remove Programs). В Windows 2000/ХР вставьте пустую дискету в дисковод А;, откройте окно Мой компьютер (Му Computer), щелкните правой кнопкой мыши на имени дисковода и выберите команду Форматировать (Format). Создайте загрузочную дискету, выбрав опцию Create an MS-DOS Startup Disk, и перезагрузите компьютер.
Перейдите в каталог, в котором находится драйвер мыши и программа Disk Editor.
Введате ком анду HOU S Е (сел и драй вер м ыши называется HOUS Е . СОМ и л и мои SE. EXE; если файл называется как-нибудь иначе, введите в строку ввода соответствующее имя). Загрузите драйвер мыши, нажав клавишу <Enter>.
Введите команду DISKEDIT и запустите программу, нажав клавишу <Enter>. Если дисковод не будет определен, Disk Editor выполнит сканирование того диска, на котором она установлена. Чтобы использовать Disk Editor для проверки дискет, следует ввести команду DISKEDIT А:, определив тем самым накопитель на гибких дисках. При выполнении этой команды программа просмотрит содержимое дискеты, определяя местоположение файлов и папок.
При первом запуске Disk Editor на экране появится сообщение, что программа выполняется в режиме “только для чтения” (по крайней мере до тех пор, пока ее конфигурация не будет изменена с помощью меню Tools). Для продолжения щелкните на кнопке ОК
Запустив npoqiaMMy Disk Editor, можно перейти к анализируемому диску или диску, содержащему утраченные данные. Выполните перечисленные ниже действия.
Откройте меню Object, нажав комбинацию клавиш <Alt+O>.
Выберите опцию Drive.
В меню Logical Disks выберите проверяемый дисковод.
Структура диска будет отображена в основном окне Disk Editor.
Программа Disk Editor обычно начинает работу в режиме каталога (Directory), но можно выбрать и другие режимы, воспользовавшись меню View. При просмотре диска в режиме Directory на экране появится перечень файлов, который будет выглядеть примерно так, как на рис. 15.1.
В столбце Name перечислены названия записей каталога, а в столбце .EXT указаны расширения файла/папки (если таковые существуют). В столбце ID указывается тип записи, включая следующие типы:
Dir — каталог (папка);
Rie — файл данных;
LFN— фрагмент длинного файлового имени Windows. В операционной системе Windows перед фактическим именем файла сохраняется начало LFN. Если LFN содержит более 13 символов, то оставшаяся часть файлового имени сохраняется в дополнительных записях каталога. В трех следующих столбцах указываются размер файла, дата и время,
В столбце Cluster указывается номер кластера, в котором размещается первая часть файла. При форматировании накопителей диски разбиваются на кластеры или ячейки размещения, которые представляют собой наименьший блок выделяемой памяти, используемый для хранения файла. Размеры кластера зависят от емкости накопителя и файловой системы, используемой при форматировании диска.
Буквы A, R, S, Н, D и V используются в записях каталога в качестве атрибутов. Буква А (Archive) указывает на то, что резервная копия файла не создавалась с момента его последнего изменения. Буква R обозначает, что запись каталога имеет атрибут “только для чтения", а буква S — атрибут “системный". Скрытые файлы имеют атрибут Н (Hidden), а для обозначения каталогов используется атрибут D (Directory). Записи LFN имеют атрибут V.
Файл VERISI-1.GIF (он выделен черным цветом и расположен в нижней части рис. 15.1) имеет несколько инте]хюных особенностей. Тильда (~) и цифра в конце имени файла указывают на то, что он был создан в 32-разрядной версии Windows (Windows 9т/Ме/2000/ХР), которая дает пользователю возможность сохранить файл с длинным (более восьми символов) файловым именем (плюс трехсимвольное расширение файла, например . EXE, . BMP или . GIF). Кроме того, длинные файловые имена могут включать в себя пробелы и другие символы, которые не поддерживаются ранними версиями Windows и MS-DOS.
Рис. 15.1. Содержимся1 каталога типичного гибкого диска, отображенное в окне Norton Disk Editor
Просмотр содержимого накопителей в программе Проводник (Windows Explorer) или в окне Мой компьютер (Му Computer) позволяет увидеть длинные имена файлов. Для того чтобы увидеть имя DOS в графическом интерфейсе Windows, щелкните правой кнопкой мыши на имени файла и выберите в контекстном меню опцию Свойства (Properties). При работе в режиме командной строки для этого можно воспользоваться командой DIR. Имя LFN сохраняется в виде одной или нескольких отдельных записей каталога, которые располагаются прямо перед псевдонимом DOS. Настоящее имя файла VERISI-1 .GIF (Verisignseal trans. gif) состоит из 21 символа, поэтому для хранения длинного файлового имени потребуется две дополнительные записи (каждая запись каталога может содержать до 13 символов LFN), как показано на рис. 15.2.
Рис. 15.2. РЛТ-прсдставлснис файла VERISI-1.GIF. Вес кластеры файла располагаются друг за другом
Определение количества кластеров, используемых файлом
Как отмечалось в начале главы, в области диска, которая называется таблицей размещения файлов, хранятся начальная ячейка файла и все дополнительные кластеры, используемые для хранения файла. Например, файл VERISI-1.GIF начинается с кластера 632. Кластеры представляют собой наименьшие структуры диска, используемые для хранения файла, размер которых зависит от файловой системы диска, где размещаются файлы, и емкости носителя. В данном случае файл хранится на диске емкостью 1,44 Мбайт, кластеры которого имеют размер 512 байт (один сектор). Размер кластера диска необходимо знать в том случае, если вы собираетесь восстанавливать данные с помощью программы Disk Editor.
Чтобы определить размер кластера, введите в командную строку команду CHKDSK С:, при выполнении которой отобразится размер ячейки размещения (кластера) и другие статистические данные, относящиеся к указанному Диску.
Для того чтобы определить количество кластеров, необходимых для хранения файла, узнайте размер данного файла и сопоставьте с размером кластера диска, на котором он находится. Файл VERISI-1. GIF содержит 6 006 байт. Поскольку этот файл хранится на дискете, имеющей кластеры с размером 512 байт, следовательно, он занимает несколько кластеров; но сколько именно? Чтобы это узнать, разделите размер файла на размер кластера и округлите полученную величину до следующего целого числа. Результаты вычислений приведены в табл. 15.2.
Таблица 15.2. Определение числа кластеров, используемых файлом vskisi-I. aiF
Размер файла (FS)РазмерВеличина (CR), полученнаяПолученная величина (CR), округленная
VERISI-1 .GIFкластера (CS)при делении FS на CSдо следующего целого числа
6 00651211,730 468 7512
Как следует из табл. 15.2, файл VERISI-1.GIF занимает на дискете 12 кластеров; на жестком диске FAT 16 или FAT 32 этот файл занял бы меньше кластеров (точное значение зависит от используемой файловой системы и размера жесткого диска). Чем больше кластеров занимает данный файл, тем выше вероятность того, что при удалении файла некоторый фрагмент его области данных будет вскоре перезаписан другими, более новыми данными. Чем быстрее вы возьметесь за восстановление файла, отправленного "мимо корзины" либо удаленного с дискеты или сменного носителя (накопители на гибких дисках и сменных носителях не поддерживают приложение Корзина), тем больше шансов на успех.
В окне программы Norton Disk Editor показан начальный кластер (632) файла VERISI-1 .GIF. Если файл хранится на диске, где много свободного пространства, то его остальные кластеры будут, скорее всего, находиться непосредственно за начальным кластером. На фрагментированном диске для хранения остальных фрагментов файла могут использоваться кластеры, находящиеся в разных местах диска. Восстанавливать данные, которые занимают последовательно расположенные кластеры, значительно проще, поэтому имеет смысл чаще проводить фрагментацию жестких дисков.
Чтобы увидеть остальные кластеры, занятые этим файлом, наведите на файл курсор, нажмите комбинацию клавиш <Alt+L> или откройте меню Link, после чего выберите опцию Cluster Chain (FAT); для непосредственного перехода к нужным данным можно также нажать комбинацию клавиш <Ctri+T>. На экране появится список кластеров, показанных в порядке их представления в таблице размещения файлов (рис. 15.2). Кластеры, которые используются этим файлом, выделены красным цветом. В нижней части экрана показано имя файла. Последний кластер файла обозначается символом <eof> (End Of File — EOF).
Как операционная система отмечает удаленный файл
При удалении файла (в данном случае VERISI~1.GIF) с диском, на котором находился файл, происходят определенные изменения (рис. 15.3).
Первый символ имени файла (V) был заменен символом “о" (строчная сигма).
В столбце ID появились записи новых типов, относящиеся к файлу и соответствующему имени LFN:
Erased — удаленный файл;
DelLFN— LFN, принадлежащий удаленному файлу.
Рис. 15.3. Структура каталога после удаления файла VERIS1-1.GIF
Также обратите внимание, что начальный кластер (632) все еще отображен в столбце Cluster.
Содержимое всех ячеек памяти, расположенных в таблице размещения файлов сразу после начального кластера, заменено нулями (обнулено), что указывает операционной системе на доступность этих кластеров для повторного использования. Таким образом, если сразу же не заняться восстановлением данных, некоторые из этих кластеров (или даже все) могут быть перезаписаны новыми данными. Файл, о kotojxim идет речь, является графическим файлом формата GIF, поэтому потеря одного кластера может привести к уничтожению всего файла.
Проанализировав процесс удаления файла, можно предположить, что процесс восстановления должен включать следующие этапы:
восстановление исходного имени файла;
локализация кластеров, используемых файлом;
восстановление записей РАТ. относящихся к этому файлу;
повторное связывание записей LFN для каждого файла.
Наиболее важные операции — локализация используемых кластеров и восстановление записей FAT, относящихся к данному файлу. Тем не менее, если этот файл относится к той или иной программе, восстановление его первоначального имени является необходимым условием для работы последней (с учетом того, что программа не может быть перезагружена). При этом восстановленные записи LFN дают возможность пользователю Windows, привыкшему к длинным файловым именам, упростить работу с файлом.
Чтобы внести в исходный диск какие-либо изменения, переконфигурируйте программу Disk Editor для работы в режиме “Read-Write" (чтение/запись).
Чтобы перейти в этот режим, выполните ряд действий.
Откройте меню Tools, нажав клавиши <Alt+T>.
Откройте диалоговое окно Configuration, нажав клавишу <N>.
Сбросьте флажок Read Only, нажав клавишу <пробел>.
Несколько раз нажмите клавишу <ТаЬ>, пока не выделите поле Save.
Нажмите клавишу <Enter> для того, чтобы сохранить внесенные изменения и вернуться в исходное окно.
Внимание!
В качестве меры предосторожности рекомендуется, перед тем как качать восстановление данных, воспользоваться командой DISKCOPY и создать точную посекторную копию гибкого диска. При этом лучше работать не с оригиналом, а с созданной копией диска. Это позволит обезопасить оригинальную дискету от любых ошибок, которые могут быть допущены в процессе восстановления данных. Кроме того, при необходимости можно сделать другую копию.
Как только будут сохранены внесенные изменения, программа Disk Editor перейдет в режим “Read-Write" и будет использовать его до возвращения в предыдущий режим “Read-Only" (только для чтения). Чтобы это сделать, необходимо выполнить ругее описанные действия, но при этом установить флажок Read-Only. При работе с Disk Editor в режиме “Read-Write” во время сканирования накопителя на экране появится сообщение Drive х is Locked.
Восстановление удаленного файла
После того как программа Disk Editor была переведена в режим “Read-Write", ее можно использовать для восстановления удаленного файла. Выполните перечисленные ниже действия.
Перейдите в каталог, в котором находится удаленный файл. Для этого выделите каталог, содержащий указанный файл, и нажмите клавишу <Enter>. В этом примере будет восстанавливаться удаленный файл VERISI-1 .GIF.
Установите курсор под строчной буквой "сигма" (а) и введите символ для переименования файла.
Если клавиатура находится в режиме Insert, то сигма переместится в правую сторону; чтобы ее удалить, нажмите клавишу <Delete>.
Эта операция позволит восстановить имя удаленного файла. Обратите внимание, что в столбце ID вместо записи Erased появится запись File. Однако это не означает, что процесс восстановления файла полностью завершен. Теперь необходимо найти остальные кластеры, которые используются данным файлом. Начальный кластер файла указан в правой части окна, рядом с именем файла.
Чтобы перейти К'следующему кластеру, который занят этим файлом, нажмите комбинацию клавиш <Ctrl+T> для выбора команды Cluster Chain. Поскольку имя файла было изменено, для продолжения этой операции необходимо записать внесенные изменения. Достаточно нажать клавишу < W> или щелкнуть на кнопке Write.
Программа Disk Editor перейдет к первому кластеру, который используется удаленным файлом. Трехзначные номера кластеров (см. рис. 15.3) были заменены нулями (0). Поскольку этот файл занимает 12 кластеров, в окне программы должно быть 12 последовательно расположенных обнуленных кластеров (если, конечно, файл дефрагментирован).
Чтобы определить, соответствуют ли эти кластеры данному файлу, откройте меню Object, нажав комбинацию клавиш <A!t+O> или щелкнув мышью на опции Object. Затем откройте диалоговое окно Cluster (для этого введите в командной строке букву С или нажмите комбинацию клавиш <Ак+С>). Введите номер начального кластера (в данном случае — 632) и номер конечного кластера (644). Чтобы отобразить эти кластеры, щелкните на кнопке ОК.
Программа Disk Editor автоматически переключается на оптимальное представление тех или иных объектов. В данном случае используется представление данных в шестнадцатеричном формате (рис. 15.4). Обратите внимание, это первой записью в кластере 632 является выражение GIF89А (как показано в правом столбце). Поскольку удаленный файл был в формате GIF, это именно то, что нужно. Кроме того, файл в формате GIF является двоичным графическим файлом, поэтому остальная информация, хранящаяся в определенных секторах, будет представлена набором неудобочитаемых символов. Обратите внимание: конец файла обозначен рядом нулей (0), которые занимают несколько секторов диска, расположенных перед началом другого файла.
Поскольку область, занятая пустыми кластерами (632-644), содержит двоичные данные, начинающиеся выражением GIF89A, это гарантирует, что кластеры содержат необходимые данные.
Теперь необходимо вернуться к таблице размещения файлов (FAT) и ввести номера кластеров файла. Откройте меню Object и выберите опцию Directory. Затем укажите текущий каталог и щелкните на кнопке ОК.
Укажите курсором па запись VERISI~1.GIF, откройте меню Link и выберите опцию Cluster Chain (FAT). При выполнении функции Cluster Chain создаются ссылки на кластеры, расположенные после начального кластера (632); введите в первое пустое поле число 633 и продолжайте так до тех пор, пока нс введете число 64 3 и не разместите курсор на последнем пустом поле. Это поле должно содержать отметку <EOF>, которая обозначает конец файла. Откройте меню Edit, нажав комбинацию клавиши <Alt+E> и выберите опцию Mark (или нажмите комбинацию клавиш <Ctrl+B>). Снова откройте меню Edit и выберите команду Fill. Затем выберите в меню опцию End of File и щелкните на кнопке ОК.
Начало файла
Конец файла Начало документа WordPerfect
Рис. 15.4. Начало и колец файла VERJSI-l.GIF
Чтобы сохранить внесенные изменения, откройте меню Edit еще раз и выберите команду Write. При появлении сообщения о сохранении изменений щелкните на кнопке Write; затем щелкните на кнопке Rescan the Disk.
Теперь следует вернуться к представлению Directory; откройте меню Object и выберите опцию Directory, Затем щелкните на кнопке ОК.
Записи LFN, расположенные непосредственно над файлом VERISI~1.GIF, все еще имеют отметку Del LFN. Чтобы восстановить их связь с файлом VERISI~1.GIF, выделите первую запись (verisignsealc), откройте меню Tools, нажав комбинацию клавиш <Alt+T>, и выберите опцию Attach LFN. При появлении запроса щелкните на кнопке Yes. Повторите эту операцию для записи cans .gif.
Чтобы убедиться, что файл успешно восстановлен, завершите работу программы Disk Editor и откройте этот файл посредством какого-либо приложения. Если кластеры были корректно размещены и соединены, файл будет открыт обычным образом.
Как видите, восстановление данных занимает довольно много времени, но, по существу, представляет собой точно такой же процесс, который Norton UnErase и подобные ей программы выполняют автоматически. Тем не менее Disk Editor позволяет выполнять такие операции на дисках различных типов, использующих файловые системы FAT. Эта программа является фаворитом среди "продвинутых" пользователей Linux.
Восстановление файлов на жестких дисках или картах флэш-памяти
Что нужно сделать для того, чтобы восстановить файл, удаленный с жесткого диска или карты флэш-памяти? Лучше всего переписать восстановленный файл на другой диск (желательно на дискету, если файл достаточно мал) или на другой раздел того же жесткого диска, имеющий другое буквенное обозначение. Эту задачу также можно выполнить с помощью программы Disk Editor.
Совет
Если необходимо восстановить данные, удаленные с жесткого диска, и скопировать их на другой носитель, переведите программу Disk Editor в режим "Read-Only” (только для чтения), чтобы предотвратить внесение случайных изменений в содержимое жесткого диска. При использовании Disk Editor в многозадачной среде, например в операционной системе Windows, программа по умолчанию работает в режиме "Read-Only".
Процесс поиска файла ничем не отличается от ранее описанного.
Определите размер кластера (ячейки размещения) накопителя, на кото]х>м находится данный файл.
Запустите программу Disk Editor для того, чтобы узнать имя удаленного файла и определить соответствующие кластеры.
При этом нет необходимости восстанавливать имя файла, поскольку файл будет скопирован на другой диск (или дискету).
Кластеры копируются в другой файл, поэтому следует воспользоваться параметрами меню Object для просмотра кластеров и убедиться, что они содержат необходимые данные. Откройте меню Object, выберите опцию Cluster и определите диапазон кластеров, которые, как указывает цепочка кластеров, должны содержать необходимые данные. В некоторых случаях в первом кластере указывается тип файла. Например, в начале графического файла GIF расположено выражение GIF89A, тогда как начальный кластер документа WordPerfect содержит выражение WPC.
Совет Перед тем как начать восстановление файлов того или другого типа, постарайтесь просмотреть начальные и конечные кластеры этих файлов, используя программу Norton Disk Editor. Это особенно важно в тех случаях, когда будут восстанавливаться файлы с отформатированных носителей. Попробуйте также создать базу данных шестнадцатеричных символов, расположенных в начале и конце восстанавливаемых файлов.
При восстановлении файлов, содержащих текстовые фрагменты, например файлов Microsoft Word или WordPerfect, программу Disk Editor можно переключать в различные режимы просмотра. Для отображения текста нажмите клавишу <F3>, что позволит перейти в текстовый режим. Однако для определения начальных и конечных кластеров файла лучше воспользоваться режимом отображения в шестнадцатеричной форме (Нех). Чтобы перейти в этот режим, нажмите клавишу <F2>. На рис. 15.5 показаны начало файла Microsoft Word в текстовом формате (Text) и конечная область файла в шестнадцатеричном формате (Нех).
Для того чтобы безошибочно скопировать содержимое кластеров в файл, необходимо определить секторы, непосредственно содержащие файл. В верхней области окна Disk Editor показаны номера секторов и кластеров. Например, файл на рис. 15.5 начинается с кластера 75 207, который также является сектором под номером 608 470. Конечная область файла размещена в секторе 608 503.
Для записи секторов в новый файл выполните ряд действий.
Откройте меню Object.
Выберите опцию Sector.
Определите начальные и конечные секторы файла.
Щелкните на кнопке ОК,
Просмотрите секторы на предмет наличия необходимых данных.
Откройте меню Tools.
Выберите команду Write Object to.
Начало файлаКонец файла
(текстовый режим)(шестнадцатеричный режим)
Ненужные данные, расположенные в кластере, следующем за последним кластером файла (шестнадцатеричный режим)
Рис. 15.5. Просмотр содержимого у да лепного грай ла с помощью программы Disk Editor
Выберите опцию То a File.
Укажите накопитель, на который будут записаны данные.
Присвойте файлу имя DOS-типа (восемь символов плюс трехсимвольное расширение); этот файл можно будет переименовать по завершении работы с Disk Editor.
Для того чтобы записать файл, щелкните на кнопке ОК, а затем на кнопке Yes. При копировании секторов на экране появится строка текущего состояния.
Выйдите из Disk Editor и попробуйте открыть файл с помощью какой-либо совместимой с файлом программы. Если файл откроется, значит, восстановление данных успешно завершено. Если нет, то, скорее всего, были неправильно определены секторы или файл был фрагментирован.
Программа Norton Disk Editor — мощный инструмент, который используется для проверки накопителей и восстановления утраченных данных. Однако наилучший метод восстановления данных — предотвращение ситуаций, в которых пришлось бы этим заниматься. Поэтому, прежде чем удалить файлы или отформатировать диск, подумайте — а стоит ли игра свеч?
Восстановление данных, удаленных из флзш-памяти
Устройства с флэш-памятью, к которым относятся сменные и USB-накопители, используемые в цифровых фотоаппаратах и аудиопроигрывателях, представляют собой исключительно сложный объект для программ восстановления данных. С точки зрения пользователя, устройства похожи на стандартные накопители, имеют такие же таблицы размещения файлов, как и те, что используются на гибких дисках, и могут быть отформатированы с помощью программы Проводник (Windows Explorer). Тем не менее многие программы восстановления данных, которые отлично работают со стандартными дисководами, не справляются с восстановлением данных, удаленных из флэш-памяти, — особенно в тех случаях, когда устройство было отформати ровано.
Бывают ситуации, которые могут привести к потере данных, хранящихся в устройствах с флэш-памятью. Например, форматирование носителей или удаление одной или нескольких фо- тографий/файлов часто происходит при подключении устройства к компьютеру через модуль считывания или при вставке карты флэш-памяти в цифровой фотоаппарат. При удалении фотографий расположение файлов и перечень имен в таблицах размещения файлов изменяются точно так же, как и при удалении файлов, храшишихся па магнитных носителях: первый символ файлового имени заменяется строчной сигмой (о), обозначающей, что файл был удален. Для восстановления файлов, удаленных из флэш-памяти (как и для файлов на магнитных носителях), могут использоваться программы поддерживающие накопители на сменных носителях, а также Norton Disk Editor. Обратите внимание: Disk Editor дшвкна работать в режиме “ReadOnly". Эта программа больше подходит для устройств с операционной системой Windows Эг/Ме. К повреждению файлов данных может привести также извлечение платы флэш-памяти из устройства до завершения процесса записи данных.
Тем не менее восстанавливать данные из отформатированной флэш-памяти значительно труднее, независимо от того, форматировалась ли она с помощью соответствующей опции цифрового фотоаппарата или операционной системы Windows. Традиционные программы, к числу которых относится Norton Unformat, работающая в режиме командной строки (эта программа является одним из компонентов Norton Utilities и Norton System Works), не могут использоваться для этих целей, так как к устройствам флэш-памяти можно обращаться только через графический интерфейс Windows, а программы с командной строкой предназначены для работы с BIOS-совместимыми устройствами, такими, как накопители на жестких или гибких дисках.
Программы, зависящие от определенной файловой системы, например Ontrack Easy- Recovery Personal Edition Ute (включенная в пакет VCOM System's Suite) и Ontrack Easy Recovery Personal Edition, также не подходят, поскольку форматирование флэш-памяти приводит к разрушению предыдущей файловой системы.
Замечание Цифровой фотоаппарат, выполняя форматирование карты флэш-памяти, обычно создает папку, в которой содержатся фотографии. В некоторых фотоаппаратах могут также создаваться каталоги для хранения драйверов и другой информации.
Если необходимо восстановить данные из отформатированного устройства флэш-памяти, обратите внимание на две программы.
Ontrack Easy Recovery Professional Edition. С обзором и характеристиками программы можно познакомиться на Web-узле http://ww. ontrack. com.
PhotoRescue. С обзором и техническими характеристиками программы можно познакомиться на Web-узле http://www.datarescue.com/photorescue/.
Для восстановления данных также пригодится программа Norton Disk Editor, входящая в пакеты Norton SystemWorks и Norton SystemWorks Pro. При этом необходимо определить начальные и конечные кластеры данных, хранящихся во флэш-памяти.
Чтобы восстановить данные из отформатированной карты флэш-памяти с помощью программы Easy Recovery Professional Edition, необходимо воспользоваться функцией Raw Recovery, которая позволяет восстанавливать данные посекторно. Эта функция игнорирует файловую систему и может использоваться на носителях любых поддерживаемых типов. Встроенный модуль просмотра файлов позволяет определить, считываются ли восстановленные данные.
Программа PhotoRescue, которая поддерживает только изображения стандартных типов, а именно файлы форматов JPG, BMP и TIFF, может обращаться к носителям в режиме логического диска (который довольно хорошо зарекомендовал себя в ранее описанных тестах) или в режиме физического диска. В последнем используется посекторный метод восстановления данных, немного напоминающий технологию, используемую в программе EasyReco-
very Professional Edition. Программа PhotoRescue содержит также встроенный модуль для просмотра восстановленных фотографий.
Указанные программы позволяют восстанавливать не только последние файлы или фотографии. сделанные непосредственно перед форматированием, но и данные, оставшиеся во флэш-памяти после ее предыдущего использования. Пока область данных, используемая тем или другим файлом, не будет перезаписана, утраченные данные могут быть восстановлены, даже если устройство было отформатировано несколько раз.
В табл. 15.3 приведены результаты восстановления данных, удаленных из устройств флэш-памяти наиболее распространенных типов: с карты Compact Flash, используемой в цифровых фотоаппаратах, и сменного запоминающего устройства USB.
Таблица 15.3. Восстановление утраченных данных в устройствах с флэш-памятью
Результаты использования программы восстановления данных
Устройство
Причина потери данных
Norton Utilities
Ontrack/Vcom DataBescue System Suite
Data Rescue Photo Rescue
Ontrack EasyRecovery Professional
CompactFlash.
Удаление неко-
Запись восстанов-
Запись восста-
Восстановление
Восстановление
64 Мбайт
торых файлов а фотоаппарате
ленных данных в исходный каталог, но только при использовании
1.2
Windows 9х/Ме
новленных данных в каталог, определяемый ПОЛЬ- 1.3
зова телем
данных после последнего форматирования и использования карты.
Данные записываются вопре де лен- л 34 ныи каталог
файлов, удаленных при текущем и предыдущем использовании посредством функции RawRecovery
Compact Flash,
Удаление неко-
Запись восстанов-
Завись восста-
Восстановление
Восстановление
64 Мбайт
торых файлов с помощью программы Проводник (Windows Explorer)
ленных данных а исходный каталог, но только при использовании Windows 9х/Ме 11 *
новленных данных в указанный каталог, но только при использовании поддержи ваемой версии Windows ’
данных после последнего форматирования и использования карты.
Данные записываются а определенный каталог, файлы и каталоги переименовываются
файлов, удаленных при текущем использовании посредством функции Deleted Recovery J первый символ имени файла/ каталога утрачен)
Compact Flash,
Форматировав
Формат накопителя
Данные не были
Восста новле ние
Функцией Raw-
64 Мбайт
ниекарты
в фотоаппарате
восстановить не удалось. Disk Edit позволила восстановить данные, удаленные при текущем и предыдущем использовании,и записать их в каталог, определяемый пользователем 3-3,1
обнаружены и
восстановлены
данных после последнего форматирования и использования карты.
Данные записываются вопределенный каталог ’*4
Recovery восстановлены все читабельные .данные, в том числе и удаленные П'эсле предыдущего использования. Данные записаны в каталог определенный пользователем 1,4
Compact Flash.
Форматирова-
Формат накопителя
Данные не были
Восстановление
Функцией Raw-
64 Мбайт
ние карты в устройстве для считывания
восстановить не удалось. Disk Edit позволила восстановить данные, удаленные при текущем и предыдущем использованиим
обнаружены и восстановлены
данных после последнего форматирования и использования карты.
Данные записываются в определенный каталог34
Recovery восстановлены все читабельные данные, а том числе и удаленные после предыдущего использования. Данные записаны в каталог, определенный пользователем 34
USB-брелок,
Удаление ката-
Disk Edit позволила
Частичный успех:
Восстановлены
Функцией
128 Мбайт
лога в окне
Мой компьютер (Му Computer)
восстановить данные, удаленные при текущем использовании 14
восстановлены
некоторые файлы3
только файлы фотоизображений 3,4
RawRecovery восстановлена большая часть файлов3*
Результаты использования программы восстановления данных
USB-брелок.
Форматирован
Disk Edit позволила
Частичный успех:
Восстановлены
Функцией
128 Мбайт
ие накопителя с помощью программы Проводник (Windows Explorer)
восстановить данные, удаленные при текущем использовании 3,6
восстановлены некоторые файлы (утрачены структура и имена каталогов) 3
только файлы фотоизображений3,1
RawRecovery восстановлена большая часть файлов34
1 В процессе восстановления данных пользователь заменил первый символ в имени файла.
2 Программа Norton UnErase не поддерживает накопители на сменных носителях в Window NT/2000/ХР.
Т На диске, содержащем потерянные данные. программа функционирует в режиме "только для чтения "
4 Исходные имена файлов и каталогов не сохранились; файлы последовательно пронумерованы и могут быть переименованы по завершении восстановления данных.
^ Для обращения к устройствам флэш-памяти должна использоваться операционная система Window. Программа Norton Unformat, работающая в режиме командной строки, не может использоваться в многозадачной среде Window.
6 При работе с программой Disk Edit пользователь должен вручную найти начальные и конечные секторы каждого файла и переписать все секторы на другой накопитель, присвоив файлу какое-нибудь имя.
Извлечение данных из поврежденного портативного компьютера
Если портативный компьютер получил физические повреждения, существует возможность прочитать данные с жесткого диска, воспользовавшись одним и следующих методов:
извлеките жесткий диск и установите его в такую же модель портативного компьютера;
извлеките жесткий диск и подключите его к другому портативному или настольному компьютеру с помощью одного из адаптеров, которые рассматривались ранее в главе.
Если прочитать данные на другом компьютере невозможно из-за проблем, связанных с механизмами трансляции BIOS, но в остальном диск выглядит как рабочий (шпиндель раскручивается и диск не производит громких неестественных звуков), можно обратиться к профессиональным компаниям по восстановлению данных, например к Ontrack и т.Д. Многие компании представляют услугу удаленного восстановления данных.
Удаленное восстановление данных требует установки на портативном или настольном компьютере, к которому подключен жесткий диск, клиентской программы. После установки соединения с этим компьютером техник на удаленном узле проверяет жесткий диск на предмет возможности восстановления данных и определяет возможную стоимость восстановления. Этот процесс может занять несколько часов и наиболее легко выполняется при наличии широкополосного подключения к Internet.
Даже если программное обеспечение BIOS не в состоянии правильно обработать данные жесткого диска, специальные методы компаний, специализирующихся на восстановлении данных, позволяют прочитать данные и определить правильный метод записи данных обратно на диск.
Если сам жесткий диск получил физические повреждения, единственным вариантом остается отправка жесткого диска (или целого портативного компьютера) компании, специализирующейся на восстановлении данных. Такие компании обладают специальными комнатами, где можно восстановить жесткий диск, и оборудованием, которое в состоянии прочитать данные с поверхности пластин поврежденного жесткого диска. Такая услуга по восстановлению данных дороже, чем удаленное восстановление, но если доступ к диску средствами обычного П К невозможен из-за физического повреждения, это единственный способ восстановления данных.
Современные портативные компьютеры — сложность и надежность
Современные портативные компьютеры являются удивительной комбинацией программного и аппаратного обеспечения. Если рассматривать только аппаратное обеспечение, то десятки миллионов транзисторов находятся только в одном процессоре, около 4,3 млрд, транзисторов содержится в 512 Мбайт оперативной памяти, сотни миллионов транзисторов составляют набор микросхем системной платы, процессор графического адаптера и видеопамять, еще несколько миллионов расположены в дополнительных адаптерах компьютера.
Каждый из этих транзисторов должен работать правильно. Кроме того, все вместе они должны работать согласованно и а пределах четко определенных временных рамок, которые часто измеряются в пикосекундах (триллионных долях секунды)! Если представить, что портативный компьютер перестанет работать, когда один из этих транзисторов или один из проводников между транзисторами окажется неисправным, можно удивиться, как портативный компьютер вообще работает!
Замечание Типичный мобильный процессор, например Intel Pentium 4-М, содержит 55 млн. транзисторов, а последний мобильный процессор Intel Pentium М — 77 млн. Процессор Pentium М входит а технологию Intel Centrino, которая также включает в себя набор микросхем Intel 855 и беспроводной сетевой адаптер Intel PRO, Wireless 2100 Wi-Fi IEEE 802.11b.
Мобильные процессоры Athlon XP-M компании AMD содержат 37,5 млн. транзисторов. Меньшее по сравнению с процессорами Pentium М и Mobile Pentium 4-М количество транзисторов Athlon ХР-М в основном связано с меньшим размером кэш-памяти второго уровня.
Хотя современные портативные компьютеры значительно сложнее своих предшественников, они стали более простыми и надежными в использовании. Учитывая сложность современных портативных компьютеров, проблемы, возникающие в их работе не должны удивлять вас.
Сравнение компонентов портативных и настольных компьютеров
Несмотря на то что портативные и настольные компьютеры работают под управлением одинаковых операционных систем и используют одинаковые периферийные устройства, они заметно отличаются друг от друга. Хотя существуют промышленные стандарты на процессоры, память, жесткие диски и другие компоненты портативных компьютеров, их отличия от аналогичных компонентов настольных ПК очевидны (табл. 16.1).
Таблица 16.1. Стандарты на компоненты портативных и настольных компьютеров
Тип компонента
Стандарт для настоль' ных компьютеров
Стандарт для портативных компьютеров
. Замечания
Модуль памяти
□1ММ(168,184 контакта). HDRAM (184, 232 контакта)
SO-DIMM (144 контакта), SO-RIMM (160 контактов)
Модули S0-DIMM и SO-RIMM физически меньше модулей памяти для настольных компьютеров, 8 более старых системах обычно используются закрытые стандарты на модули памяти
Жесткие диски
АТА/ЮЕ (40 контактов), размер 3.5 дюйма
АТА/ЮЕ (44 контакта), размер 2,5 дюйма или собственная форма с возможностью быстрой замены
В портативных компьютерах для шины АТА/ЮЕ используется один разъем дня энергоснабжения и передачи данных. Модели с поддержкой быстрой замены дисков обычно поддерживают установку жестких дисков специального типа, а также накопителей на гибких и оптических дисках в один отсек
Процессор
Стандартные процессоры для Sockel А, Socket 370,Socket 478
Мобильные варианты процессоров
Мобильные процессоры потребляют меньше энергии и иногда оптимизированы для работы с другими наборами микросхем
Модемы
Адаптеры PCI
Встроенные или в виде адаптеров mini-PCI
Обычно модем в виде адаптера mini-PCI одновременно является и сетевым адаптером, поддерживающим работу в сетях 10/100 Ethernet
Окончание табл. 16.1
Тип компонента
Стандарт для настольных компьютеров
Стандарт для портативных компьютеров
Замечание
10/100 Ethernet
Адаптер PCI или интегрированный
Встроенный в системную плату или адаптер mini-PCI
Стандартные сетевые адаптеры в виде адаптеров mini-PCI предоставляют функции модема
Накопитель на гибких дисках
34-контактный интерфейс накопителя на гибких дисках
Частный фиксированный или частный с поддержкой замены
Различные модели от одного и того же произвсщителя используют одинаковый тип сменного привода гибких дисков, но модели от разных производителей не совместимы
Приводы оптических дисков (CD, DVD, перезаписываемые)
ATA/IDE (40 контактов)
Частный фиксированный или частный с поддержкой замены
В различных моделях от одного и того же производителя используется одинаковый тип сменного накопителя на гибких дисках, но модели от разных производителей несовместимы
блок питания
LPX (12 контактов} или
ATX (20 контактов)
Частный
Некоторые более старые модели оборудованы встроенным блоком литания, но большинство используют внешний адаптер переменного тока
Многое компоненты портативных компьютеров основаны на стандартах, отличающихся от стандартов для настольных компьютеров. Как следствие, большинство компонентов не могут свободно использоваться в портативных компьютерах всех производителей, как это происходит в случае настольных компьютеров. Но многие компоненты, показанные в табл. 16.1, а также батарея CMOS, которая необходима для хранения данных в энергонезависимой памяти, могут быть извлечены из портативного компьютера для модернизации или ремонта.
Следующие компоненты ноутбука не основаны на промышленных стандартах:
системные платы;
радиаторы/вентиляторы ЦПУ;
корпус;
видеоадаптер (интегрирован в набор микросхем системной платы или же впаян в системную плату в качестве отдельной микросхемы);
жидкокристаллический дисплей;
модем (если не встроен в адаптер mini- PCI; в некоторых системах модем интегрирован в системную плату);■
аудиоадаптер (интегрирован в набор микросхем системной платы или же впаян в системную плату в качестве отдельной микросхемы);
динамики;
встроенная клавиатура;
устройства позиционирования (сенсорная панель или TrackPoint).
Заменить или переустановить?
Пытаясь решить те или иные аппаратные проблемы, следует понять одну простую истину: вам никогда не придется ремонтировать компьютер, поскольку обычно достаточно переустановить или заменить неисправный компонент. Необходимость переустановки вызвана тем, что большая часть аппаратных проблем связаны с некорректной установкой или неправильно заданной конфигурацией того или иного компонента. Несколько лет назад IBM опубликовала документ, в котором отмечалось, что причиной более 60% проблем, выявленных ее техническими специалистами, была некорректная установка или неправильная конфигурация компонентов, т.е. аппаратные средства фактически были совершенно исправны. Это стало основной движущей силой революции под лозунгом “Включай и работай" (Plugand Play), избавившей пользователей от необходимости вручную конфигурировать перемычки и пере-
ключатели в большинстве аппаратных устройств. Использование технологии Plug and Play позволило минимизировать уровень пользовательской подготовки, необходимый для правильной установки аппаратных средств, а также максимально уменьшить количество проблем, связанных с установкой, конфигурацией и конфликтом на уровне ресурсов. Тем не менее принцип Plug and Play срабатывает далеко не всегда, поэтому ему придумали шутливую замену — Plug and Pray (еключпй и молись), так как для корректной работы установленного устройства иногда приходится заниматься ручной настройкой.
Замена неисправного компьютерного аппаратного обеспечения обусловлена в первую очередь экономическими соображениями. В финансовом отношении заменить неисправную системную плату новой гораздо дешевле, чем ее ремонтировать. В современных платах используются микросхемы с поверхностным монтажом, контакты которых расположены друг от друга на расстоянии в несколько сотых дюйма. Таким образом, для установки и припаивания микросхем потребуется сложное и дорогое специализированное оборудование. Но и это не поможет, даже если удастся определить, какая из микросхем является неисправной, и будет найдено оборудование, необходимое для ее замены. Это связано с тем, что микросхемы продаются партиями по несколько тысяч штук, поэтому найти устаревшую микросхему довольно сложно. Конечным результатом является широкое распространение и использование заменяемых компонентов в персональных компьютерах. Даже такие большие и сложные компоненты, как системная плата, обычно не ремонтируются, а заменяются.
Решение проблем путем замены компонентов
Существует несколько подходов, используемых для решения проблем, связанных с аппаратным обеспечением ноутбука, но в конечном счете все они сводятся к замене или переустановке тех или иных компонентов. Именно поэтому я обычно применяю довольно простой метод, состоящий в использовании заведомо исправных запасных частей. Этот метод не требует специализированных инструментальных средств или сложных диагностических устройств. В простейшей форме это выглядит примерно так: предположим, есть два совершенно одинаковых ноутбука, которые находятся рядом друг с другом. В одном из них выявлена некоторая аппаратная проблема; в нашем случае эго дефектный модуль памяти (SO-DIMM). В зависимости от свойств дефекта, неисправность может проявиться совершенно по-разному: от совершенно “мертвой" системы до компьютера, который загружается в стандартном режиме, но “зависает” при запуске Windows или выполнении программ. Итак, компьютер, стоящий слева, вышел из строя, а правый работает нормально; во всем остальном они совершенно идентичны. Самый простой метод выявления неисправностей состоит в замене аппаратных компонентов одной системы частями, взятыми из другой, и в повторном тестировании компьютера после каждой такой перестановки. При перестановке модулей памяти SO-DIMM после включения и тестирования системы (в этом случае тестирование заключается в загрузке компьютера и выполнении одного из установленных приложений) оказалось, что проблема “переместилась" из одной системы в другую. Так как последним замененным компонентом был модуль памяти SO-DIMM, следовательно, источник проблемы выявлен! Этот метод не требует использования дорогостоящего оборудования (2 000 долларов или более) для проверки модулей SO-DIMM или специального диагностического программного обеспечения. Ремонтировать такие компоненты, как модули памяти, экономически нецелесообразно, поэтому оптимальным решением будет замена неисправного модуля SO-DIMM.
Несмотря на несколько упрощенный подход, описанный метод зачастую является самым быстрым и простым способом выявления проблемных компонентов, чем и отличается от непосредственного тестирования каждого компонента, проводимого с помощью соответствующего диагностического оборудования. Вместо совершенно идентичной системы, предназначенной для заимствования тех или иных аппаратных компонентов, большинство специалистов используют набор так называемых заведомо исправных запасных частей. В этот набор входят ранее применявшиеся работоспособные компоненты, которые могут быть использованы для замены "подозрительных’' элементов проблемной системы. Однако этот метод отлича-
ется от использования совершенно новых "запасных частей”, поскольку при открытии коробки с новым, ранее не использовавшимся компонентом, у вас нет полной уверенности в его работоспособности. Бывали ситуации, когда я заменял неисправный компонент другим, таким же дефектным, но совершенно новым компонентом, в результате чего проблема оставалась нерешенной. Не подозревая о неисправности нового, только что установленного компонента, я впустую тратил немало времени, проверяя другие части, не имевшие каких-либо дефектов. Тем не менее этот метод также довольно эффективен, потому что для формирования системы требуется ограниченное количество элементов, причем для замены могут быть использованы заведомо исправные запасные части других моделей (например, чтобы убедиться в неисправности видеоадаптера, его можно заменить графической платой младшей модели).
Выявление неисправностей при загрузке системы
Метод начальной загрузки также применяется для выявления неисправностей и наиболее подходит для тестирования совершенно “мертвых” систем. При использовании этого метода вы полностью разбираете систему, оставляя только самые необходимые компоненты, а затем проверяете, будет ли она работать. Поскольку ноутбук менее доступен для разборки, этот процесс будет более сложным, чем для настольных ПК, однако по-прежнему действенным. Итак, для диагностики ноутбука необходимо отключить или изъять следующие компоненты:
принтер;
сетевой кабель;
внешние мышь и клавиатуру;
внешний модем;
внешний накопитель на гибких дисках;
устройства USB;
репликатор портов;
главную батарею;
жесткий диск;
модули SO-DIMM (во многих ноутбуках изъятие модулей памяти невозможно);
модульные отсеки (накопители, батареи и т.д.);
адаптеры PC Card,
Затем следует запустить систему и проверить, будет ли она работать. Если любой из удаленных компонентов неисправен, их изъятие приведет к запуску системы, по крайней мере будет проведена процедура POST или на экране появится логотип производителя ноутбука. Если это соответствует истине, значит, системная плата, процессор, память, видеоподсистема и жидкокристаллический дисплей полностью работоспособны. В том случае, когда экран остается темным, подключите внешний монитор. Если на нем отображается процесс загрузки, а основной экран по-прежнему отключен, система может быть неверно настроена.
Многие проблемы вызваны окислением контактов и разъемов, поэтому для “волшебного" восстановления системы иногда достаточно ее разобрать, а затем снова собрать. За все эти годы я разобрал, проверил и заново собрал множество различных систем только для того, чтобы убедиться в отсутствии неисправностей, которые исчезали после сборки компьютера. Почему же проблема исчезает в процессе сборки и разборки системы? На первый взгляд может показаться, что ничего не изменилось и все компоненты остались точно там же, где и были. В действительности отключение и повторное подключение компонентов приводит к восстановлению рабочих характеристик контактных гнезд и кабельных разъемов, используемых
в различных устройствах. Зачастую так решаются многие проблемы. Примите во внимание ряд полезных советов, которые помогут справиться с возникшей проблемой.
Изымите ненужные компоненты или устраните факторы, заведомо не имеющие отношения к возникшей проблеме.
Переустановите, замените один из компонентов или измените его конфигурацию.
Проверяйте систему после каждого внесенного изменения.
Подробно описывайте все выполняемые действия.
Не сдавайтесь! Можно найти выход из любого положения.
Если вы зашли в тупик, сделайте перерыв или займитесь чем-нибудь другим. Хорошо отдохнув, вы легко найдете решение или заметите вещи, которые были пропуще ны.
Не пропускайте вещей, которые кажутся простыми или очевидными. Старайтесь по два-три раза проверять установку и конфигурацию каждого компонента.
Имейте в виду, что блок питания является одним из наиболее ненадежных компонентов ПК, на который мало кто обращает внимание. Для тестирования “подозрительной" системы рекомендуется использовать запасной заведомо исправный блок питания с высоким уровнем подаваемого напряжения.
Кабели и разъемы также являются одной из основных причин возникновения проблем, поэтому всегда держите под рукой соединители разных типов.
Перед поиском и устранением неисправностей выполните ряд действий, которые позволят изолировать источник ошибки.
Выключите компьютер и все подключенные устройства. Отключите все внешние устройства, кроме клавиатуры и монитора.
II ров ерьте качество п одкл юч е н и я ком п ыотера к сет и.
Включите монитор и установите регуляторы яркости и контрастности в положение 2/3 от максимального. В некоторых мониторах эти параметры устанавливаются с помощью кнопок и экранного меню. Описание действий по настройке монитора можно найти в его документации.
Если компьютер загружается с жесткого диска, то проверьте, чтобы в дисководе не было дискеты. Можете поместить в дисковод заведомо работающую загрузочную дискету или дискету с диагностической программой.
Включите компьютер. Посмотрите на вентиляторы блока питания, процессора и других элементов (если они существуют); также обратите внимание на индикаторы передней панели. Если вентиляторы не вращаются, а индикатор питания не светится, то, скорее всего, проблема связана с блоком питания или системной платой.
Проследите процесс самотестирования при включении питания (POST). При отсутствии проблем система издаст одиночный звуковой сигнал и начнет загрузку. Коды нефатальных ошибок будут отображаться на экране монитора. При появлении фатальных ошибок система будет издавать звуковой сигнал. Коды и звуковые сигналы определяются используемой BIOS.
Дождитесь успешного запуска операционной системы.
Проблемы при выполнении процедуры POST
В процессе самотестирования при включении питания чаше всего ошибки появляются из- за некорректного конфигурирования аппаратного обеспечения.
Ошибки POST передаются тремя способами:
экранное сообщение;
звуковой сигнал;
шестнадцатеричные коды.
Некоторые сообщения об ошибках говорят сами за себя, в то время как цифровые сообщения требуют просмотра документации к BIOS.
Для проверки шестнадцатеричных кодов настольных ПК используются диагностические платы POST, вставляемые в разъемы PCI или ISA. Эти разъемы отсутствуют в ноутбуках, однако в некоторых из них BIOS передает шестнадцатеричный код об ошибках на параллельный порт, где их можно считать с помощью такого устройства, как Ultra-X (рис. 16.1).
Рис. 16.1. Использование устройства Ultra-X MieroPOST для чтения шестнадцатеричных кодов POST (выдан код 04) на параллельном порту портативного компьютера
Замечание
В соответствии с показаниями устройства Ultra-X практически асе портативные компьютеры компании IBM и большинство новых моделей компании Toshiba передаеют шестнадцатеричные коды POST на параллельный порт портативного компьютера. Некоторые портативные компьютеры Compaq и других производителей (кроме Dell), а также некоторые настольные компьютеры тоже поддерживают вывод кодов POST на параллельный порт.
При появлении ошибки POST проверьте следующее:
п ра ви л ьно л и по дкл юч е ны все кабе л и;
п рави л ьно л и сконф и гу р и рова и ы па ра м етр ы устро йств в ВI OS;
правильно ли установлены все устройства;
не возникает ли конфликт устройств, т.е. используют ли они одинаковые системные ресурсы;
п рави л ьно л и уста н ов л е и пере кл ю чател ь нап ря же и ия 110/220 В на бл оке п и тан и я;
правильно ли установлены все адаптеры PC Card;
установлен ли загрузочный жесткий диск;
поддерживает ли BIOS установленные устройства;
помещена ли в дисковод загрузочная дискета;
прав ильно л и у ста нов лены модул и памяти;
установлена ли операционная система.
Проблемы аппаратного обеспечения после загрузки
Иногда проблемы возникают после загрузки системы, причем без изменения аппаратного и программного обеспечения. Для устранения подобных ошибок выполните ряд действий.
Переустановите программное обеспечение, которое приводит к ошибкам.
Переустановите параметры BIOS.
Проверьте кабели, разъемы и другие элементы, которые случайно могут быть извлечены из разъемов.
Проверьте с помощью измерительных инструментов питание компьютера. Нестабильное питание может служить причиной неожиданных перезагрузок, мерцания монитора или полного зависания.
Проверьте качество установки модулей памяти.
Проблемы программного обеспечения
Программное обеспечение (особенно самое новое) может служить причиной ошибок. Чаще всего это происходит из-за несовместимости программного и аппаратного обеспечения.
Выясните, удовлетворяет ли система минимальным требованиям, предъявляемым со стороны программного обеспечения. Ответ на этот вопрос можно найти в прилагаемой к программе документации.
Проверьте корректность установки программы. Переустановите ее в случае необходимости.
Проверьте, установлены ли последние версии драйверов устройств.
Проверьте систему на наличие вирусов, используя самую современную антивирусную программу.
Проблемы с адаптерами
Подобные проблемы чаще всего возникают из-за неправильной установки или выделения ресурсов (прерывания, канала прямого доступа к памяти и адресов ввода-вывода). Крэме того, не забудьте установить для этого адаптера PC Card самую последнюю версию драйвера, который известен операционной системе.
В ряде случаев проблема может быть связана с разъемом системной платы, к которому подключается адаптер. Несмотря на то что все слоты PC Card обладают абсолютно одинаковыми характеристиками, некоторые разъемы имеют нарушенную синхронизацию или передают немного различающиеся сигналы. В результате подключение адаптера в другой разъем иногда полностью реанимирует казалось бы неисправный адаптер. Иногда достаточно вынуть адаптер, почистить контакты и вставить назад в тот же разъем.
Диагностические программы
Для компьютера существует несколько видов диагностических программ (иногда они поставляются вместе с компьютером), которые позволяют пользователю выявлять причины неполадок, возникающих в компьютере. Во многих случаях такие программы могут выпол-
нить основную работу по определению дефектного узла. Условно их можно разделить на несколько групп, представленных ниже в порядке усложнения программ и расширения их возможностей.
POST (Power-On Self Test — процедура самопроверки при включении'). Выполняется при каждом включении компьютера.
Диагностические программы производителей. Б ол ьш и н ст во из вести ых п роизводителей компьютеров (IBM, Compaq, Hewlett-Packard, Dell и т.д.) выпускают для своих систем специализированное диагностическое программное обеспечение, которое обычно содержит набор тестов, позволяющих тщательно проверить все компоненты компьютера.
Диагностические программы, поставляемые с периферийными устройствами. Многие производители оборудования выпускают диагностические программы, предназначенные для проверки определенного устройства. Например, компания Adaptec выпускает программы для проверки работоспособности адаптеров SCSI.
Диагностические программы операционных систем, Windows 9т и Windows NT/2000/ХР поставляются с несколькими диагностическими программами для проверки различных компонентов компьютера.
Диагностические программы общего назначения. Такие программы, обеспечивающие тщательное тестирование любых PC-совместимых компьютеров, выпускают многие компании.
Самопроверка при включении (POST)
Когда в 1981 году IBM начала выпуск персональных компьютеров, в них были предусмотрены методы повышения надежности, которые ранее никогда не применялись. Имеется в виду программа POST и контроль четности памяти. Ниже подробно рассматривается процедура POST — последовательность коротких подпрограмм, хранящихся в ROM BIOS на системной плате. Они предназначены для проверки основных компонентов системы сразу после ее включения, что, собственно, и является причиной задержки перед загрузкой операционной системы.
Что тестируется
При каждом включении компьютера автоматически выполняется проверка его основных компонентов: процессора, микросхемы ROM, вспомогательных элементов системной платы, оперативной памяти и основных периферийных устройств. Эти тесты проводятся быстро и не очень тщательно по сравнению с тестами, выполняемыми диагностическими программами. При обнаружении неисправного компонента выдается предупреждение или сообщение об ошибке (неисправности).
Хотя выполняемая программой POST диагностика не совсем полная, она является первой "линией обороны’’, особенно если обнаруживаются серьезные неисправности в системной плате. Если окажется, что неполадка достаточно серьезная, дальнейшая загрузка системы будет приостановлена и появится сообщение об ошибке (неисправности), по которому, как правило, можно определить причину ее возникновения. Такие неисправности иногда называют фатальными ошибками (fatal error). Процедура POST обычно предусматривает три способа индикации неисправности: звуковые сигналы, сообщения, выводимые на экран монитора, и шестнадцатеричные коды ошибок, выдаваемые в порт ввода-вывода.
Представление ошибок POST
Сообщения POST обычно передаются пользователям в трех вариантах: как звуковой код, текстовое сообщение на экране или шестнадцатеричный цифровой код, отправляемый по адресу порта ввода-вывода.
Звуковой сигнал. Для этого используется звуковой динамик, подключенный к системной плате.
Контрольные коды POST. Шестнадцатеричные контрольные коды, отправляемые по адресу порта ввода-вывода. Для просмотра кодов необходимо установить специальный адаптер в слот ISA или PCI.
Экранные сообщения. Сообщения об ошибках выводятся на экран монитора после инициализации видеоадаптера.
При обнаружении процедурой POST неисправности компьютер издает характерные звуковые сигналы, по которым можно определить неисправный элемент (или их группу). Если компьютер исправен, то при его включении вы услышите один короткий звуковой сигнал; если же обнаружена неисправность, выдается целая серия коротких или длинных звуковых сигналов, а иногда и их комбинация. Характер звуковых кодов зависит от версии BIOS и ком пан и и-разработчика.
Сообщения POST об ошибках оперативной памяти
В большинстве PC-совместимых моделей процедура POST отображает на экране ход тестирования оперативной памяти компьютера. Последнее выведенное на экран число соответствует количеству памяти, успешно прошедшей проверку. Например, может появиться следующее сообщение:
131072 КВ ОК
В общем случае последнее выведенное во время тестирования число должно совпадать с объемом всей установленной в компьютере памяти (как основной, так и расширенной). Однако в некоторых компьютерах может отображаться несколько меньшее значение, например в том случае, если не тестируется вся верхняя память UMA (Upper Memory Area) объемом 384 Кбайт или ее часть. Если по окончании тестирования число на экране не соответствует общему объему памяти, значит, в системной памяти обнаружена ошибка.
Если во время выполнения процедуры POST обнаружена неисправность, на экран выводится соответствующее сообщение, как правило в виде числового кода из нескольких цифр. Воспользовавшись руководством по эксплуатации и сервисному обслуживанию, можно определить, какая неисправность соответствует данному коду.
Диагностические программы общего назначения
Существует множество разнообразных диагностических программ для РС-совместимых компьютеров. Это специальные программы для тестирования памяти, жестких дисков, дисководов гибких дисков, видеоадаптеров и других компонентов системы. Одни из них занимают достойное место среди такого рода программ, другие явно не дотягивают до профессионального уровня. К рекомендуемым программам относятся:
AMIDiag Suite — www. ami . com;
MicroScope — www. mi cro2 0 0 0 . com.
Совет
Перед покупкой диагностической программы удостоверьтесь, что вы использовали все доступные "бесплатные" средства. Например, все ли диагностические программы из поставки операционной системы вы использовали? Большинство неисправностей можно выявить с помощью этих программ, и вам не понадобится тратить лишние деньги на покупку, несомненно, полезной в целом, но уже абсолютно бесполезной для вас программы.
Какой же диагностической программе отдать предпочтение? На этот вопрос нет однозначного ответа. Таких программ довольно много, и каждая хороша по-своему. Правда, некоторые программы стоят недешево, но, если вы профессионально занимаетесь обслуживанием и технической поддержкой компьютера, эти затраты окупятся сторицею.
Одной из наиболее популярных программ является AMIDIAG компании AMI. Программа позволяет проверить аппаратное обеспечение практически любого компьютера. Она поставляется в Windows-вереи и, поддерживающей также диагностические утилиты сторонних разработчиков, и DOS-версии. Последняя применяется для тестирования аппаратных устройств независимо от установленной операционной системы с помощью загрузочного диска DOS.
Диагностические программы операционной системы
В большинстве случаев приобретать диагностическую программу нецелесообразно, поскольку систему можно протестировать существующими средствами операционной системы. В составе Windows 95/98/Me/NT/2000 есть несколько диагностических программ.
Диспетчер устройств (Device Manager) Windows позволяет просмотреть список установленных устройств, их конфликты/проблемы, а также используемые аппаратные ресурсы.
DXDIAG осуществляет диагностику DirectX.
Способы решения наиболее распространенных проблем
В этом разделе предлагаются ответы на некоторые наиболее часто задаваемые вопросы по решению тех или иных проблем.
После включения системы загорается индикатор источника питания, вентиляторы начинают работу, но больше ничего не происходит
Если индикаторы горят, а вентиляторы вращаются, значит, блок питания частично работает, но это не гарантирует его полную исправность. Причиной бед классической “неживой" системы может стать практически любой дефектный аппаратный компонент. На практике я чаще встречался с неисправностью блоков питания, чем других компонентов, поэтому рекомендую прежде всего взять мультиметр и замерить выходное напряжения на разъемах блока питания. Для нормальной работы необходимо, чтобы полученные величины нс отличались от номинального напряжения более чем на 5%. Даже если выполненные замеры подтвердят исправность блока питания, необходимо подключить к системе мощный высококачественный и заведомо исправный блок питания, после чего провести повторное тестирование компьютера. Если проблема останется нерешенной, воспользуйтесь методом начальной загрузки, который описан выше.
При включении система подает звуковой сигнал, но на экране нет изображения
Звуковой сигнал указывает на наличие неисправности, обнаруженной подпрограммами ROM POST. Найдите код звукового сигнала в таблице, которая соответствует версии ПЗУ (ROM) системной платы. Эти данные обычно находятся в руководстве по использованию системной платы; кроме того, в начале главы приведены коды звуковых сигналов наиболее распространенных версий AMI, Award и Phoenix BIOS.
Во время загрузки операционной системы появляется сообщение Missing operating system
Во время загрузки система считывает данные первого сектора жесткого диска, т.е. главную загрузочную запись (Master Boot Record — MBR), и выполняет код, содержащийся в этом секторе. Код MBR, в свою очередь, считывает таблицу разделов, которая также находится в главной загрузочной записи, и определяет местонахождение системного раздела. После этого MBR загружает первый сектор загрузочного раздела, он же загрузочная запись раздела (Volume Boot Record — VBR), который содержит код начальной загрузки определенной операционной системы. Но перед тем, как выполнить код VBR, MBR проверяет, заканчивается ли загрузочная запись раздела байтами сигнатуры 55AAh. Если оказывается, что первый сек-
тор загрузочного раздела (VBR) не заканчивается байтами 5 5Aah, MBR выводит сообщение Missing operating system.
Существует несколько причин возникновения подобной проблемы.
Неправилыю заданы пли повреждены параметры накопителя в BIOS Setup. Параметры накопителя, введенные в BIOS Setup, хранятся в микросхеме CMOS RAM, электроэнергия к которой подается от батареи, находящейся на системной плате. Неправилыю заданные параметры приводят к тому, что программа MBR по-разному выполняет трансляцию данных и считывает совершенно другой сектор VBR, после чего выводит на экран сообщение Missing operating system. Причиной может быть также полностью разряженная батарея CMOS, так как падение напряжения приводит к потере или повреждению параметров накопителя, которые хранятся в микросхеме. Исходя из своего опыта, могу сказать, что разряженная бата;)ея является одной из наиболее вероятных причин. Ремонтируя систему, проверьте и замените батарею CMOS, запустите BIOS Setup, перейдите к меню параметров жесткого диска и введите правильные параметры. Обратите внимание, что для большинства параметров накопителя следует использовать опцию автоматической настройки или автоматического определения.
Используемый накопитель еще не отформатирован и не разбит на разделы. Соответствующее сообщение может появиться на экране в том случае, когда загрузка операционной системы с жесткого диска проводится до ее окончательной установки. Загрузите компьютер с помощью загрузочного диска (дискеты или компакт-диска) и запустите программу SETU Р, которая создаст разделы на жестком диске и отформатирует его во время инсталляции операционной системы.
Главная загрузочная запись (MBR) и/или таблицы разделов повреждены. Одной из многих причин является вирусное заражение загрузочного сектора диска. Чтобы решить эту проблему, перезагрузите компьютер и начните загрузку с помощью неинфи- цированной и защищенной от записи дискеты или загрузочного компакт-диска, содержащего программу FDISK. Введите команду FDISK/MBR в командной строке, что приведет к повторной записи кода MBR без изменения таблицы разделов. Затем перезагрузите систему. Если на экране снова появляется сообщение об ошибке, а вам требуется восстановить данные, хранящиеся на жестком диске, необходимо полностью восстановить таблицы разделов, используя утилиту сторонних разработчиков (например, программу DISKED1T, включенную в пакет Norton Utilities от компании Symantec), либо пригласить специалиста по восстановлению данных. Если восстанавливать данные не придется, попробуйте переустановить операционную систему, заново создав разделы и отформатировав жесткий диск.
Повреждена загрузочная запись раздела (VBR). При работе с Windows 95/98/Ме следует воспользоваться загрузочной дискетой, созданной в той же версии операционной системы, которая установлена на жестком диске. На этой дискете должна быть программа SYS, записанная с этой же операционной системы. Запустите команду SYS С:, при выполнении которой произойдет перезапись VBR и системных файлов в том же разделе. При работе с Windows NT/2000/XP можно воспользоваться консолью восстановления (Recovery Console) или программой DiskProbe, которые находятся на загрузочном компакт-диске операционной системы.
При загрузке Windows NT/2000/XP на экране появляется сообщение stop или stop error
Появление сообщений об ошибке STOP может быть вызвано самыми разными причинами, к которым относятся поврежденные файлы, вирусы, неправильная наст]х>йка устройств и неисправные аппаратные компоненты. Наиболее полезным источником, используемым для обработки сообщений об ошибках, которые отображаются операционной системой Windows, является
Microsoft Knowledgebase (MSKB) — интерактивный сборник, содержащий более 250 тыс. статей, содержание которых охватывает все программные продукты Microsoft. Web-узел MSKB, расположенный по адресу: support .micro soft, com, снабжен поисковой системой, которая помогает найти информацию, относящуюся к данной проблеме. Например, в Windows ХР выводится сообщение об ошибке STOP Ох0000007В. В подобной ситуации следует обратиться на Web- узел MSKB и ввести сообщение об ошибке в окно поиска. В данном случае в поле запроса было введено выражение stop 7В error Windows ХР и получено две статьи, одной из которых была статья Microsoft Knowledgebase Article под номером 324103, озаглавленная “HOW ТО: Тroubleshoot "Stop 0x0000007В" Errors in Windows ХР". По этой ссылке я перешел к статье по адресу: support .microsoft .com/default ,aspx?scid=kb,-en-us,-324103, где нашел подробное описание данной проблемы и ее возможные решения. В статье утверждалось, что ошибка могла быть вызвана следующими причинами:
загрузочные вирусы (вирусы, поражающие загрузочный сектор жесткого диска);
проблемы с драйверами устройств;
аппаратные проблемы;
другие проблемы.
В статье 324103 приведены подробные описания каждой проблемы и способы ее решения. Учитывая все факторы, можно отметить, что MSKB является наиболее ценным ресурсом, который предназначен для решения любых проблем, возникающих при работе с различными версиями Windows или другими программами Microsoft.
При работе с Windows 95/98/Ме выводится сообщение
об ошибке Fatal Exception
Эта ошибка эквивалентна ошибке STOP, возникающей в Windows NT/2000/XP. Как было отмечено в предыдущем разделе, такая ошибка может быть вызвана как аппаратными, так и программными проблемами. Для поиска оптимального решения следует обратиться на Web-узел Microsoft Knowledgebase (MSKB) по адресу: support .microsoft. com.
Невозможно выключить компьютер в Windows
Это еще один пример использования MSKB при проведении "спасательных работ". Например, введя в окно поиска выражение “shutdown problems Windows ХР" (“проблемы выключения Windows ХР"), вы быстро найдете несколько статей, которые помогут решить подобную проблему. Она может быть вызвана ошибками ПЗУ системной платы (попробуйте обновить версию ПЗУ), ошибками различных версий Windows (посетите Web-узел www.windowsupdate.com и установите последние исправления, “программные заплаты" и служебные пакеты программ), а в некоторых случаях — неправильной конфигурацией или неисправностью аппаратных средств. Для получения более подробной информации по проблемам Windows обратитесь к статьям MSKB.
Не работает модем
Не работает модем для коммутируемых линий
Сначала необходимо убедиться в правильности работы телефонной линии и наличии непрерывного гудка. Затем следует проверить и при необходимости заменить телефонный кабель от модема к разъему в стене. Следующие шаги зависят от типа используемого модема. В ноутбуках используются модемы различных типов.
Модем, встроенный в системную плату.
Модем, установленный в виде адаптера mini-PCl (часто комбинированный вместе с сетевым адаптером 10/100 Ethernet). Такие модемы напоминают встроенные, так как
разъем для телефонного кабеля встроен в корпус портативного компьютера, но адаптер mini-PCl можно извлечь, открыв крышку на днище портативного компьютера.
Модемы, установленные в разъем PC Card или CardBus. Такие адаптеры могут содержать интерфейс Ethernet 10BASE-T или 10/100.
Модемы, подключаемые к последовательному порту или к шине USB.
Если модем является частью адаптера mini-PCl, извлеките и переустановите его чтобы обеспечить хороший контакт в разъеме. Если адаптер mini-PCl содержит порт 10/100 Ethernet, проверьте правильность работы сетевого адаптера. Если кроме модема не работает и сетевой адаптер, значит, отказал адаптер или разъем. Для определения источника проблемы стоит воспользоваться таким же заведомо работающим адаптером mini-PCl.
Замечание
Хотя mini-PCl является стандартным интерфейсом, на самом деле адаптеры mini-PCl проектируются специально с учетом потребностей конкретного сборщика портативньос компьютеров. Если возможно, используйте для замены адаптеры mini-PCl от той же или похожей модели портативного компьютера; на данный момент адаптеры mini-PCl не продаются в розничных магазинах.
В том случае, если модем установлен в разъем PC Card или CardBus, попробуйте установить его в другой разъем, если компьютер оборудован двумя разъемами. Когда модемом используется удлинитель (специальный кабель между адаптером и стандартным теле<}юниым кабелем), удостоверьтесь в правильности подключения удлинителя к разъему адаптера или телефонному кабелю. Проверьте правильность работы удлинителя с помощью мультиметра, если есть возможность получить схему контактов удлинителя. Установите мультиметр в режим CONT (целостность). Попробуйте воспользоваться удлинителем от такой же или похожей модели адаптера (удлинители для некоторых адаптеров PC Card продаются сторонними производителями). Если удлинитель поврежден или бракован, модем не будет работать нормально. Если адаптер содержит сетевой адаптер, проверьте его работоспособность. Если не работает не только модем, но и сетевой адаптер, проблема может заключаться в адаптере или в разъеме PC Card/CardBus.
Когда модем подключается к последовательному порту или порту USB, удостоверьтесь, что порт не был отключен и работает правильно. Большинство внешних модемов требуют дополнительного источника питания, поэтому убедитесь в наличии питания в сети и в том, что переключатель питания модема включен. Проверьте правильность подключения модема к разъему последовательного порта или порта USB. Постарайтесь заменить внешний блок питання модема и кабель для последовательного порта или порта USB. -
Удалите и переустановите драйверы модема. Убедитесь, что используются самые последние версии драйверов от производителя модема. Загрузите драйверы с Web-узла производителя модема.
Следует заметить, что модемы очень восприимчивы к электрическим разрядам, в частности ударам молний, случившимся поблизости. Позаботьтесь о громоотводах или установите подавители выбросов напряжения на телефонной линии, подключенной к модему, и не забывайте отключать модем во время грозы. Если модем перестал работать сразу после грозы, можно с уверенностью сказать, что он был поврежден при ударе молнии. Кроме того, сильный электрический разряд мог также привести к повреждению последовательного порта или системной платы. Компоненты, поврежденные при ударе молнии, скорее всего придется заменить.
Не работает клавиатура
Существует два основных варианта подключения клавиатуры к персональному компьютеру: через стандартный порт клавиатуры (который обычно называется PS/2-портом) или порт USB. Одна из проблем состоит в том, что более старые системы, имеющий порты USB, не подходят для использования клавиатуры USB, поскольку поддержка USB обеспечивается
только операционной системой; например, бывает так, что системная плата содержит порт USB, но BIOS не поддерживает стандарт USB Legacy. Эта технология предназначена специально для клавиатуры USB (и мыши), поэтому получила широкое распространение только с 1998 года. Во многих системах, имевших необходимую поддержку в BIOS, возникали проблемы с аппаратной реализацией USB Legacy; другими словами, имелись ошибки в программном коде, которые препятствовали корректной работе клавиатуры USB. Если возникают проблемы с клавиатурой USB, проверьте, поддерживается ли в BIOS функция USB Legacy. Если наличие поддержки проблемы не решило, попробуйте установить последнюю версию BIOS для системной платы и новейшие пакеты служебных обновлений Windows (Service Pack) от Microsoft. Существуют компьютеры более ранних версий, которые не поддерживают порт USB. В этом случае клавиатуру USB придется заменить клавиатурой PS/2. Ряд клавиатур имеют интерфейсы обоих типов (USB и PS/2), что делает возможным их подключение практически к любому компьютеру.
Если проблемы связаны с клавиатурой PS/2, необходимо в первую очертдь разобраться, что является их причиной — сама клавиатура или системная плата. Для этого попробуйте заменить клавиатуру заведомо исправным "запасным компонентом". Другими словами, позаимствуйте рабочую клавиатуру от другой системы и подключите ее. Если эта клавиатура тоже не работает, то, вероятнее всего, неисправен контроллер клавиатуры, встроенный в системную плату. Это означает, что системную плату придется заменить. Обратите внимание на клавиатуры компании PC Keyboard Со. (www.pckeyboard.com), которая производит легендарные клавиатуры с емкостными переключателями, когда-то выпускавшиеся компанией IBM. Кроме того, предлагаются клавиатуры со встроенным координатно-указательным устройством Trackpoint.
Спонтанно перемещается указатель мыши
Если такая проблема свойственна ноутбуку с интегрированным устройством позиционирования (сенсорной панелью или мини-джойстиком), возможны несколько причин:
бракованная поверхность мини-джойстика (TrackPoint и др.);
бракованный минн-джойстик (TrackPoint и др.);
случайное пр и кос новен не к мини - джойстику и ли сенсорной па не ли;
бракованная сенсорная панель.
Для решения этой проблемы необходимо определить используемое устройство позиционирования (например, IBM TrackPoint или Toshiba AccuPoint). Если портативный компьютер оборудован мини-джойстиком, замените его верхний колпачок.
Если указатель продолжает смещаться самостоятельно после замены поверхности TrackPoint/ AccuPoint, замените клавиатуру, в которую встроено устройство позиционирования.
Если указатель "дрейфует" в системе, оборудованной сенсорной панелью, замените сенсорную панель (обычно она является отдельным компонентом, а не частью клавиатуры).
Перед принятием поспешных решений о неисправности мин и-джойстика или сенсорной панели, проследите за тем, как набираете текст. Очень легко случайно коснуться сенсорной панели большими пальцами; большинство сенсорных панелей настолько чувствительны, что можно даже не заметить, как большие пальцы касаются ее поверхности. Мини-джойстик может быть смещен случайно, но заметить это несложно. Если же указатель продолжает перемещаться, когда никто не касается сенсорной панели, пришло время заменить сенсорную панель.
Если предпочтительно использовать отдельное устройство позиционирования, которое подключается к порту PS/2 или шине USB, можно попытаться отключить встроенную сенсорную панель или мини-джойстик средствами BIOS портативного компьютера или с помощью программы конфигурирования под управлением Windows. Некоторые (но далеко не все) системы автоматически отключают встроенную сенсорную панель или мини-джойстик при подключении внешнего устройства позиционирования.
Не работают звуковые колонки
Часто это связано С тем, что колонки не подключены к компьютеру или просто выключены, а потому обязательно обращайте на это внимание. Кроме того, проверяйте регулятор уровня громкости в Windows или используемом приложении; с помощью регулятора можно повысить громкость звука или выключить его совсем. Если колонки подключены и уровень г[юмкости достаточно высок, проверьте, не связано ли отсутствие звука с неисправностью колонок или звуковой платы. Чтобы это выяснить, достаточно подключить заведомо исправные колонки и посмотреть (вернее, послушать), работают ли они.
Искаженное изображение на экране монитора
Искажение представленного на экране изображения чаще всего является результатом неправильных, некорректных или неподдерживаемых настроек частоты обновления, разрешения или насыщенности цвета. К этому также может привести использование неверных драйверов. Для того чтобы проверить конфигурацию видеоадаптера, включите систему и посмотрите, выполняется ли самотестирование при включении питания (POST) или же сразу запускается BIOS Setup. Если вовремя процедуры POST экран выглядит нормально, но при загрузке Windows изображение начинает искажаться, то проблема связана, скорее всего, с неправильной установкой или конфигурацией системной платы. Чтобы выйти из этого положения, запустите систему в режиме защиты от сбоев (Safe Mode), нажав при загрузке Windows клавишу <F8>. При этом происходит блокировка текущих драйверов и настроек видеосистемы, а также переход системы в заданный по умолчанию режим VGA, который поддерживается базовой системой ввода-вывода, встроенной в видеоадаптер. Когда на экране появится рабочий стол Windows, щелкните на нем правой кнопкой мыши, выберите в контекстном меню пункт Свойства (Properties), после чего установите необходимые настройки или смените драйвер видеоадаптера.
Если экранное изображение искажается сразу после включения системы (даже в том случае, когда, например, Windows 98 загружается с диска DOS), это говорит о неисправности видеоадаптера, интерфейсного кабеля или монитора. В первую очередь замените монитор и кабель (если он съемный). Если замена монитора и кабеля не решила проблему, вероятнее всего, неисправна графическая плата. Замените плату или, если она оснащена разъемом PCI, установите ее в другой разъем. Когда видеоадаптер встроен в системную плату, придется установить внешний графический адаптер или заменить системную плату.
Система нормально работает в течение нескольких минут, затем “зависает” или начинает сбоить
Это классические признаки перегревшейся системы. Чаще всего перегревается центральный процессор, но это могут быть и другие системные компоненты, например видеоадаптер или набор микросхем системной платы. Если система новая или собрана по заказу, то перегрев компонентов связан, скорее всего, с непродуманной компоновкой, которая не обеспечивает соответствующее охлаждение. Для решения этой проблемы потребуется радиатор большего размера, более мощный вентилятор или рациональная компоновка элементов.' Если система работала нормально, но с некоторых пор начала перегреваться, попробуйте выяснить, с чем это связано. Возможно, причина кроется в каких-либо изменениях, внесенных в данную систему. Если ничего не менялось, то проблема, скорее всего, в неисправности вентилятора охлаждения.
Периодически возникают проблемы с накопителями на жестких дисках
В большинстве систем используются накопители с интерфейсом АТА (AT-Attachment, он же IDE), которые включают в себя дисковод со встроенным контроллером, плоский кабель и схему хост-адаптера на системной плате. Как правило, причиной периодически возникающих проблем является повреждение кабеля или неисправность накопителя, что бывает гораздо чаще, чем неисправность хост-адаптера или выход его из строя. Большинство проблем связано с интерфейсным кабелем. Накопители АТА для ноутбуков используют 44-жильный кабель.
Если замена кабеля ничего не дала, замените накопитель другим заведомо исправным устройством, установите операционную систему и посмотрите, как будет работать накопитель. Если проблема осталась, значит, она связана с системной платой, которую, скорее всего, придется заменить. Если проблему удалось устранить, то, вероятнее всего, ее причиной была неисправность первого накопителя. В этом случае следует заменить, протестировать шти отформатировать накопитель, а также переустановить операционную систему. Необходимо провести форматирование низкого уровня жесткого диска, а затем проверить накопитель с помощью тестовых программ, предоставленных изготовителем.
В системе возникают периодические ошибки оперативной памяти
Если в системе были недавно установлены дополнительные модули памяти или внесены какие-нибудь изменения, верните предыдущие параметры системы и посмотрите на ее работу. Если не помогло, попробуйте переустановить все модули памяти. Почистите окисленные контакты модулей памяти с помощью специального чистящего средства, а затем нанесите на контакты защитную токопроводящую смазку.
Проверьте параметры памяти, заданные в BIOS Setup; как правило, все параметры должны устанавливаться автоматически. Затем установите последнюю версию BIOS для системной платы и изымите все модули памяти за исключением одного банка памяти. Загрузите систему, имеющую только один банк памяти, установленный в разъем, в котором находились модули второго или третьего банка памяти. Возникшие проблемы могут быть связаны с неисправностью разъема, поэтому большинство системных плат не требуют заполнения разъемов в порядке возрастания их порядковых номеров. Кроме того, замените оставшийся модуль одним из ранее изъятых, новым или заведомо исправным запасным модулем.
Если ничего не изменилось, значит, возникшая проблема связана, скорее всего, с системной платой, блоком питания или другим компонентом компьютера. Изымите из системы все остальные компоненты и посмотрите, не возникают ли ошибки памяти. Переустановите процессор, замените блок питания, используя для этого новый высококачественный модуль или заведомо исправный запасной блок питания. В крайнем случае замените системную плату.
В накопителе емкостью 60 Гбайт система распознает только 8,4 Гбайт
ROM BIOS системной платы постоянно модифицировались, обеспечивая поддержку жестких дисков все большей и большей емкости. Базовые системы ввода-вывода, созданные до августа 1994 года, как правило, поддерживают накопители емкостью до 528 Мбайт, тогда как BIOS, выпущенные до января 1998 года, обеспечивают поддержку жестких дисков емкостью не более 8,4 Гбайт. Большинство BIOS, датированных 1998 годом и далее, поддерживают накопители емкостью до 137 Гбайт, a BIOS, выпущенные после сентября 2002 года, обеспечивают поддержку жестких дисков емкостью более 137 Гбайт. Это лишь общие правила; для более точного определения возможностей той или иной системы следует обратиться к компании, изготовившей системную плату. Можно также воспользоваться утилитой BIOS Wizard, доступной для загрузки с Web-узла www.unicore.com/bioswiz/index2. html. С ее помощью можно узнать дату выпуска используемой BIOS, а также определить, поддерживает ли система спецификацию Enhanced Hard Disk Drive, т.е. накопители емкостью более 8,4 Гбайт.
Если BIOS не поддерживает спецификацию EDD (т.е. дисководы емкостью более 8,4 Гбайт), воспользуйтесь одним из приведенных советов.
Замените BIOS системной платы более новой версий, выпущенной после 1998 года, которая поддерживает накопители емкостью более 8,4 Гбайт.
Установите плату расширения BIOS, например ЛТА Pro Flash (www. firmware. com) или Ultra ATA 133 PCI (www. maxtordirect. com).
Инсталлируйте программную "заплату’’, которая обеспечивает поддержку накопителей емкостью более 8,4 Гбайт.
Первое решение предпочтительнее, так как его реализация не требует дополнительных материальных затрат. Чтобы узнать, существуют ли новые версии BIOS, обеспечивающие поддержку накопителей большой емкости, посетите Web-узел изготовителя системной платы. Если новых версий не существует, воспользуйтесь платой расширения АТА Pro Flash от Mi его Firm ware или Ultra АТА 133 PCI от компании Maxtor. Не рекомендуется использовать программные заплаты, что сводится к установке специального драйвера в области загрузочного сектора жесткого диска, а это приводит к многочисленным проблемам при загрузке с разных накопителей, установке новых дисководов или восстановлении данных.
Преодолеть барьер в 137 Гбайт значительно сложнее, так как к проблемам BIOS добавляются особенности операционной системы и драйвера хост-адаптера АТА. При обращении к накопителям емкостью более 137 Гбайт используются 48-разрядные числа адреса логического блока (LBA). для которых требуется поддержка BIOS, поддержка драйвера набора микросхем и операционной системы. Как правило, необходима BIOS с поддержкой 48-разрядной адресации LBA (датируемая обычно сентябрем 2002 года или позже), новейший драйвер набора микросхем, например Intel Application Accelerator (для системных плат, использующих наборы микросхем системной логики Intel, посетите Web-узел по адресу: www. intel, com/support/chipsets/iaa), и Windows XP с установленным служебным пакетом Service Pack 1 (или Service Pack 2). Если BIOS системной платы не обеспечивает необходимую поддержку, установите плату Ultra АТА 133 PCI от компании Maxtor, которая позволяет реализовать поддержку накопителей большой емкости. Оригинальная версия Windows ХР, как и Windows 2O00/NT или Windows 95/98/Ме, в настоящее время не обеспечивает собственную поддержку жестких дисков емкостью более 137 Гбайт.
Если система не имеет соответствующей поддержки BIOS, обратитесь к изготовителю системной платы за новой версией (или используйте отдельную плату со встроенной микросхемой BIOS, например Ultra АТА 133 PCI от компании Maxtor), Если в системной плате используется набор микросхем не от компании Intel, обратитесь к изготовителю системной платы или набора микросхем для получения новой версии драйвера, обеспечиваю)него поддержку 48-разряд ной адресации LBA.
Не функционирует накопитель CD-ROM/DVD
Накопители на компакт-дисках или DVD относятся к числу потенциально ненадежных компонентов компьютера. Поэтому нет ничего удивительного в том, что накопитель совершенно неожиданно выходит из строя после года нормальной работы.
Если накопитель подключен к модульному отсеку, переустановите его или же проверьте надежность подключения с системой.
Убедитесь в правильной настройке параметров BIOS и в том, что накопитель идентифицирован при загрузке. Наконец, попробуйте заменить накопитель на заведомо работающий Кроме того, если накопитель только что прекрасно работал, попробуйте использовать не "безымянные" китайские диски низкого качества, а фирменные диски без возможности записи, например с музыкальными композициями.
Не работает USB-порт или подключенное к нему устройство
Проверьте, активизированы ли порты USB в BIOS Setup. Убедитесь в том, что операционная система поддерживает USB — такая поддержка есть только в Windows 98, но не в Window's 95 и Windows NT. Затем уберите все USB-ко и центраторы и подключите устройство прямо к разъему корневого концентратора системы. Замените кабель. Многим устройствам USB требуется дополнительная мощность, поэтому приобретите внешний блок питания, к которому можно подключить устройство USB (если это необходимо). Замените блок питания.
Система не распознает дополнительный модуль памяти
Проверьте, совместим ли данный модуль памяти с используемой системной платой. Существует множество различных типов памяти, которые внешне выглядят практически одинаково. То, что модуль памяти можно вставить в разъем на системной плате, вовсе не гарантирует его
работу. Чтобы определ>пъ необходимые типы памяти, а также получить перечень поддерживаемых модулей, обратитесь к документации по использованию системной платы. Кроме того, можно посетить Web-узел www. crucial. com, это поможет вам точно определить тип памяти, необходимый для того или иного компьютера или системной платы. Также обратите внимание, что все системные платы имеют определенные ограничения по объему поддерживаемой памяти, причем многие современные платы поддерживают не более 512 Мбайт или I Гбайт ОЗУ. И снова по вопросу существующих ограничений следует обратиться либо к руководству по использованию системной платы, либо к специалистам компании-изготовителя.
Если вы уверены, что установили модуль памяти соответствующего типа, выполните действия, описанные в разделе, посвященном решению периодически возникающих проблем с памятью.
После установки новой версии BIOS компьютер “завис” и теперь не подает никаких признаков жизни
Это может произойти при неудачном обновлении содержимого памяти ROM. К счастью, многие системные платы имеют подпрограмму восстановления, которую можно запустить, установив перемычку на плате в определенное положение. При запуске подпрограммы система обращается к дискете, на которой записана программа обновления BIOS. Если вы этого еще не сделали, загрузите новую версию BIOS, посетив Web-узел изготовителя системной платы, азатем перепишите программу обновления BIOS на загрузочную дискету. После этого активизируйте режим восстановления BIOS, установив перемычку на системной плате в соответствующее положение, включите систему и подождите, пока процедура восстановления не будет закончена. Обычно для этого требуется около 5 минут. В начале и в конце процедуры подается звуковой сигнал. После того как восстановление BIOS будет завершено, выключите систему и установите перемычку в исходное положение.
Если системная плата не поддерживает функцию восстановления BIOS, плату придется отправить для ремонта компании-изготовителю.
Приложение А
Словарь терминов
В данном словаре дается толкование терминов, используемых в сфере электроники и компьютерных технологий и имеющих отношение к модернизации и ремонту компьютеров, новейшим достижениям в области разработки дисковых интерфейсов, модемов, дисплеев и видеоаппаратуры. Кроме того, здесь описаны стандарты, действующие в индустрии ПК Хотя словарь и не предназначен для чтения “от корки до корки", вам будет интересно и полезно его просмотреть.
В компьютерной индустрии используется огромное количество аббревиатур. В настоящем словаре дается определение не только многим аббревиатурам, но и терминам, которые в них используются.
Обратите внимание на книгу Глоссарий компьютерных терминов, 10-е издание (ISBN 5-8459-0363-7), выпущенную Издательским домом “Вильямс".
Толкование некоторых терминов (на английском языке) можно найти по следующим адресам:
http://webservices.cnet. com/cgi/Glossary.asp;
http://www.webopedia.com;
http://www.whatis.techtarget.com.
10BASE-2. Стандарт IEEE для передачи данных no Ethernet со скоростью 10 Мбит/с. Данные передаются по коаксиальному кабелю без дополнительной модуляции сигнала на расстояние, не превышающее 185 м.
10BASE-5. Стандарт IEEE для передачи данных по Ethernet со скоростью 10 Мбит/с. Данные передаются по коаксиальному кабелю без дополнительной модуляции сигнала на расстояние, не превышающее 500 м.
10BASE-T. Стандарт передачи данных по Ethernet со скоростью 10 Мбит/с. Данные передаются по витой паре категории 3, близкой по характеристикам к телефонной линии, с конфигурацией топологии типа звезды.
10OBASE-T. Стандарт передачи данных по Ethernet. Данные передаются по неэкранированной витой паре категории 5 с конфигурацией топологии типа звезды. Скорость передачи около 100 Мбит/с.
100BASE-VG. Стандарт передачи данных со скоростью 100 Мбит/с по Ethernet, разработанный компаниями Hewlett-Packard и AT&T. Предусматривает использование четырех витых пар категории 5, таких, как в сети 1 DBASE-Т. Сигналы распределяются по четырем физическим линиям связи с полосой пропускания 25 МГц каждая.
1000BASE-T. Локальная Ethernet со скоростью передачи данных 1000 Мбит/с, в которой используется кабель с четырьмя витыми парами категории 5. Сеть 1OO0BASE-T, известная под названием Gigabit Ethernet, может быть также использована для модернизации проводной сети 100BASE-T, в которой применяется такой же кабель и действуют те же дистанционные ограничения (до 100 м).
См. 80286.
См. 80386.
См. 80486.
3GIO. Исходное название шины PCI Express, которая в будущем заменит нынешний интерфейс PCI.
56К. Общий термин для модемов, которые могут передавать данные со скоростью 56 Кбит/с. См. V.90, Х2, KJlex.
Общий термин для обозначения пятого поколения процессоров, более известных как Intel Pentium.
Микропроцессор, разработанный компанией Intel и имеющий 16-разрядные регистры, 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса; может работать в реальном и защищенном режимах.
Математический сопроцессор, разработанный компанией Intel специально для выполнения операций над числами с плавающей запятой с более высокой скоростью и точностью, чем у основного процессора. Сопроцессор 80287 может быть установлен в большинстве устройств, использующих микропроцессор 286, и в некоторых компьютерах с микропроцессором .386DX; расширяет их возможности, предоставляя более 50 новых инструкций.
См. 80386DX.
80386DX. Микропроцессор, разработанный компанией Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 32-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса; может работать в реальном, защищенном и виртуальном режимах.
80386SX. Микропроцессор, разработанный компанией Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса. Разработан как более дешевый вариант микропроцессора 386DX; может работать в реальном, защищенном и виртуальном режимах.
Математический сопроцессор, разработанный компанией Intel специально для выполнения операций над числами с плавающей запятой с более высокой скоростью и точностью, чем у основного процессора. Может быть установлен в большинстве устройств, использующих микропроцессор 386DX; расширяет их возможности, предоставляя более 50 новых инструкций.
80486. См. 80486DX.
80486DX. Микропроцессор, разработанный компанией Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 32-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса. Содержит встроенный кэш- контроллер на 8 Кбайт кэш-памяти и математический сопроцессор, эквивалентный 387DX; может работать в реальном, защищенном и виртуальном режимах.
80486DX2. Вариант микропроцессора 486DX, который работает на частоте, вдвое превышающей тактовую частоту системной платы. Если частота системной платы составляет 33 МГц, то DX2 будет работать на частоте 66 МГц. Обозначение DX2 относится к микросхемам, распространяемым отдельными производителями; в розничной торговле DX2 продавался как процессор overdrive.
80486DX4. Вариант микропроцессора 486DX, который работает на частоте, втрое превышающей тактовую частоту системной платы. Если ее частота 33,33 МГц, то DX4 будет работать на частоте 100 МГц.
80486SX. Микропроцессор, разработанный компанией Intel и имеющий 32-разрядные регистры, 32-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса. Аналогичен микропроцессору 486DX, но не имеет встроенного математического сопроцессора, что снижает его стоимость. Может работать в реальном, защищенном и виртуальном режимах.
Микропроцессор, разработанный компанией Intel и имеющий 16-разрядные регистры, 16-разрядную шину данных и 20-раарядную шину адреса; может работать только в реальном режиме.
Математический сопроцессор, разработанный компанией I ntel. Создан специально для выполнения операций над числами с плавающей запятой с более высокой скоростью и точностью, чем у основного процессора. Может быть установлен в большинстве устройств, использующих микропроцессоры 8086 и 8088; расширяет их возможности, предоставляя более 50 новых инструкций.
Микропроцессор, разработанный компанией Intel и имеющий 16-разрядные регистры, 8-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса; может работать только в реальном режиме. Разработан как более дешевый вариант микропроцессора 8086.
8514/А. Аналоговый графический адаптер дисплея семейства персональных компьютеров компании IBM PS/2. В отличие от предыдущих адаптеров EGA и VGA, позволяет установить более высокое разрешение (1024x768 пикселей) и расширить палитру до 256 цветов или 64 оттенков серого цвета. Фактически является видеосопроцессором, имеющим встроенные графические функции обработки двухмерной графики, что упрощает выполнение процессором графических задач. Для вывода изображения используется развертка Interlaced.
А+. Сертификация CompTIA А+, предназначенная для сборщиков компьютерных систем. Тестируются знания в области программного и аппаратного обеспечения. Сертификация Аз- обязательна для получения статуса MSCE (Microsoft Certified System Administrator — сертифицированный системный администратор Microsoft).
AC (Alternating Current). Переменный ток. Его частоту измеряют в периодах в секунду, или в герцах. В электрической сети стандартное значение напряжения — 220 В, а частоты — 50 Гц.
ACPI (Advanced Configuration and Power Interface — расширенная конфигурация и интерфейс питания). Стандарт, разработанный компаниями Intel, Microsoft и Toshiba, в котором реализованы функции управления электропитанием в операционной системе. Заменил предыдущий стандарт управления питанием АРМ.
Acrobat. Программа Adobe Acrobat, используемая для создания и чтения межплатформенных документов в формате PDF. В этом формате представлены многие компьютерные руководства. Программу Acrobat Reader, позволяющую читать (но не изменять) PDF-файлы, можно бесплатно загрузить с Web-узла www. adobe. com.
Active partition. Раздел диска, отмеченный как загрузочный в таблице разделов.
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Высокоскоростная технология передачи данных, разработанная компанией Bellcore и стандартизированная ANSI как Т1Л13.
AGP (Accelerated Graphics Port — улучшенный графический порт). Интерфейс между видеоадаптером и набором микросхем системной платы, разработанный компанией Intel; 32- разрядный, работает на частоте 66 МГц и может передавать 1 или 2 бит в такте (режимы 1х и 2х).
AHA (Accelerated Hub Architecture). Технология Intel, используемая в наборах микросхем системной логики серин 800 для обмена данными между ядром контроллера памяти (Memory Controller Hub — МСН), который выполняет ту же функцию, что и микросхема North Bridge, и ядром контроллера ввода-вывода (Input/Output Controller Hub — ICH), эквивалентом микросхемы South Bridge. Скорость передачи данных AHA достигает 266 Мбит/с, что в два раза выше скорости ранее использовавшейся шины PCI.
ANSI (American National Standards Institute — Американский национальный институт стандартов). Негосударственная организация, основанная для изменения, утверждения и опубликования стандартов в области передачи данных.
API (Application Program Interface — программный интерфейс приложений). Системные вызовы, которые обеспечивают приложение сервисом операционной системы. В PC-совместимых компьютерах ROM BIOS и DOS служат программным интерфейсом для программиста, который можно использовать для управления аппаратным обеспечением.
АРМ (Advanced Power Management — расширенное управление питанием). Спецификация, разработанная компаниями Intel и Microsoft, которая описывает необходимые программные средства для увеличения срока службы батарей питания в портативных компьютерах, а также в настольных системах. АРМ позволяет управлять энергопотреблением устройств из операционной системы. В настоящее время вытесняется спецификацией ACPI.
Application Layer. См. 057.
ARCnet (Attached Resource Computer Network). Технология локальной сети co скоростью передачи данных до 2,5 Мбит/с. Разработана Джоном Мэрфи (John Murphy) в компании Datapoint Corporation.
ARQ (Automatic Repeat Request — автоматический повторный запрос). Предусмотренный в протоколе автоматический запрос на повторную передачу блока данных, в котором была обнаружена ошибка.
ASCII (American Standard Code for Information Interchange — американский стандартный код обмена информацией). Семибитовый код, разработанный в 1965 году Робертом В. Бемером (Robert W, Berner) для совместимости различных типов устройств обработки данных. Стандартный перечень символов ACSII состоит из 128 (от 0 до 127) позиций, присвоенных буквам, цифрам, знакам препинания и большинству широко используемых специальных символов. В 1981 году IBM представила расширенный перечень символов ASCII для своих компьютеров: были увеличены размер кода до 8 бит и количество позиций от 128 до 255 для расширения алфавита специальными математическими и псевдографическими символами, а также символами языков, отличных от английского.
ASME (American Society of Mechanical Engineers). Американское общество инженеров- механиков. Многие из разработанных этим обществом стандартов применяются во всем мире. Более подробную информацию можно найти по адресу: http: //www. asme . org.
AT А/AT API-5. Стандарт, утвержденный в 2000 году. Включает поддержку UDMA/66 и 80-жильного кабеля, а также автоматическое определение типа кабеля.
ATA/ATAPI-6. Новейший стандарт. Включает в себя поддержку UDMA/100 (100 Мбайт/с), расширяет максимальный объем жесткого диска АТА до 100 Пбайт (петабайт — 1 000 000 000 000 000 байт).
. Спецификация, которая определяет характеристики устройства для подключения таких устройств IDE, как накопители CD-ROM. По существу, АТАР1 — это адаптация набора команд SCSI к интерфейсу IDE.
Athlon 64. Процессор AMD (кодовое название Clawhammer) с 64-разрядной внутренней архитектурой. Эмулирует 32-разрядиые инструкции процессоров х86 от компаний Intel и AMD. Предназначен для нового гнезда Socket 754 и характеризуется интегрированным контроллером памяти DDR (вместо микросхемы North Bridge), улучшенной версией шины HyperTransport, обеспечиваю шей соединение с AGP, PCI и другими компонентами, а также более продуманной компоновкой радиатора. Обеспечена поддержка набора мультимедийных команд ММХ и AMD 3DNowl. Для обозначения уровня производительности используется та же рейтинговая система, что и для 32-разрядных процессоров Athlon ХР.
Athlon. Процессор шестого поколения компании AMD, сопоставимый по своим характеристикам с процессорами Intel Pentium Ш/4. Более поздние модели (кодовое название Thunderbird) содержат встроенную кэш-па мять второго уровня, работающую на полной частоте ядра. Включает в себя команды ММХ и AMD 3DNowl, оптимизированные для работы с мультимедиа. Процессоры Athlon, встраиваемые вначале в корпус Slot А, в настоящее время поставляются только в 462-контактном корпусе Socket А. Процессор Athlon 4 разработан для мобильных приложений; Athlon МР — для многопроцессорных серверных систем; Athlon ХР — для обычных однопроцессорных приложений. В Athlon ХР используется новая технология QuantiSpeed, практически сравнявшая быстродействие процессоров Athlon ХР и Pentium 4 с разными тактовыми частотами. Например, Athlon ХР 2600+, который по своей производительности сравним с процессором Pentium 4 (2,6 ГГц), работает с тактовой частотой 2,1 ГГц.
ATM (Asynchronous Transfer Mode — режим асинхронной передачи). Способ передачи, при котором передаваемая информация разбивается на пакеты, каждый из которых передается независимо от других. Пакеты представляют собой последовательность данных фиксированного размера, состоящую из заголовка и собственно информации.
ATX. Стандарт системных плат, системы питания и корпуса, разработанный компанией Intel и анонсированный в 1995 году; расположение процессора и памяти не оказывает влияния на платы адаптеров, установленные в разъемы системной платы; применяется улучшенная система охлаждения элементов компьютера.
Autoexec.bat. Специальный командный файл, который DOS выполняет во время запуска системы.
AVI (Audio Video Interleave — чередование звука и изображения). Метод хранения скомбинированной аудио- и видеоинформации, разработанный компанией Microsoft. Позволяет сохранить ценное дисковое пространство и синхронизировать звук в соответствии с изображением.
Backbone. Часть Internet или глобальной сети между основными серверами или маршрутизаторами.
Balun (balanced/unbalanced — сбалансировап/несбалансирован). Тип преобразователя, который позволяет объединить сбалансированные и несбалансированные кабели. Например, витую пару сбалансированных кабелей можно объединить с коаксиальными (несбалансированными) кабелями.
BASIC (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code). Популярный компьютерный язык программирования. Разработан Джоном Кэмэни (John Kemeny) и Томасом Куртцем (Thomas Kurtz) в середине 1960-х годов. Обычно это язык-интерпретатор, благодаря которому программа транслируется и выполняется по одному оператору.
BBS (Bulletin Board System). Компьютерная справочная служба. Узел BBS — компьютер с модемом и программным обеспечением, позволяющим другим компьютерам с модемами связываться с ним (как правило, круглосуточно). Тысячи связанных компьютерных справочных служб предоставляют огромный объем информации и общедоступное программное обеспечение.
Benchmark. Тест или набор тестов, предназначенных для определения эффективности аппаратных средств или программного обеспечения. Наиболее распространенным является набор эталонных тестов аппаратного обеспечения Ziff Davis Media, который можно получить на Web-узле http: //www. zdnet .com.
BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода). Программа обеспечивающая передачу информации с компьютера на периферийные устройства и наоборот. Как правило, записана в системном ПЗУ.
Bit map (битовый массив). Способ хранения изображения, при котором каждому пикселю экрана (элементу изображения) соответствует бит памяти, описывающий состояние этого пикселя (включен или выключен). Битовый массив содержит бит для каждой точки экрана, причем каждая точка имеет в массиве соответствующий адрес. Для описания цвета, насыщенности и других характеристик изображения каждого пикселя может использоваться большее количество битов.
Bluetooth. Стандарт беспроводной передачи данных между ПК, мобильными телефонами и PDA. Использует ту же радиочастоту 2,4 Гц, что и некоторые беспроводные телефоны, а также беспроводные Ethernet 802.11b Wi-Fi. Скорость передачи данных, в зависимости от версии, составляет 1-2 Мбит/с.
BMP (Bit МаР). Формат графического изображения, используемый в Windows.
BNC (British National Connector). Тип штепсельного разъема, разработанный в Англии для подключения телевизионных антенн. Предназначен для использования с коаксиальными кабельными сетями. Часто применяется в локальных сетях с коаксиальными кабелями, например в Ethernet и ARCnet, а также в кабельных видеосистемах.
Bug. Ошибка или дефект в программе.
В URN-Proof (buffer underrun error-proof). Технология зашиты от переполнения буфера, разработанная в компании Sanyo и позволяющая избавиться от эффекта переполнения буфера при записи дисков CD-R. Технология лицензирована многими производителями дисководов CD-RW. Принцип ее действия заключается в остановке диска во время его записи и возобновлении работы после того, как в буфер памяти дисковода CD-RW передано достаточно данных для записи. BURN-Proof должна поддерживаться как дисководом, так и программой записи. Компания Ricoh разработала аналогичную технологию Just Link.
Burst Static RAM (BSRAM — статическое пакетное ОЗУ). Тип статических микросхем памяти, используемых в кэш-памяти.
Busmaster. Управляющее устройство, которое “захватывает" шину для повышения производительности определенной операции.
В-канал. Два канала для передачи данных в ISDN со скоростью передачи 64 Кбит/с каждый.
С. Язык программирования высокого уровня; часто используется для программирования на универсальных вычислительных машинах, мини-ЭВМ и персональных компьютерах.
СЗ. Процессор Socket 370, разработанный компанией VIA Technology после покупки подразделения Cyrix у National Semiconductor. Характеризуется малым размером кристалла процессора и низким выделением тепла, что делает его неплохим выбором для портативных компьютеров и систем типа "все в одном”.
Caddy. Специальный футляр для дисков CD и DVD. Эти контейнеры часто используются при работе в промышленной или загрязненной среде, а также для защиты диска в накопителях DVD-RAM.
САМ (Common Access Method — метод общего доступа). Комитет, сформированный в 1988 году, в который входят поставщики компьютерного периферийного оборудования. Комитет разрабатывает стандарты на интерфейсы между периферийными устройствами и адаптерами SCSI. Кроме того, им установлено множество стандартов накопителей IDE, называемых “интерфейсом АТА".
CardBus. 32-разрядный интерфейс для обмена данными с памятью и устройствами ввода- вывода на скорости 33 МГн, а также новый экранированный соединитель, предотвращающий установку устройств CardBus в неподходящие разъемы более ранних версий.
CAV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость). Формат записи на оптический диск, при котором данные записываются на диск в концентрических окружностях. Диски вращаются с постоянной скоростью (аналогично записи на гибкий диск). В формате СА V (по сравнению с CLV) можно записать ограниченный объем информации.
CCITT. Международная комиссия, созданная Организацией Объединенных Наций для определения стандартов и рекомендаций по коммуникациям.
CCS (Common Command Set — общий набор команд). Набор команд для устройств SCSI, определенных стандартом ANSI. Все устройства SCSI должны удовлетворять этому стандарту.
CD (Compact Disk — компакт-диск или аудио ком пакт-диск). Оптический диск размером 4,75 дюйма (12 см), на котором записана музыкальная информация в цифровой форме. Диск может содержать 74 мин высококачественной (отношение сигнал/шум — 90 дБ) звуковой информации.
CD Video. Формат компакт-диска, определенный в 1987 году, может содержать 20 мин ' цифрового звукового и 6 мин аналогового видеосигнала на стандартном (4,75 дюйма) компакт-диске.
CD+G Compact Disk-Graphics. Формат компакт-диска, включающий описание технологии записи графической информации. Разработан компанией Warner New Media.
CD-DA (Compact Disc Digital Audio — компакт-диск с цифровой записью звука). Формат цифровой записи звука, применяемый в звуковых компакт-дисках. Использует частоту дискретизации (квантования), равную 44,1 кГц, и хранит 16бит информации в каждой выборке. Звук формируется с помощью специальной микросхемы на накопителе CD-ROM. Для 15-мипутной записи звука требуется 80 Мбайт. Формат CD-DA с частотой диск|1етиза- ции 44,1 кГц предоставляет звук наилучшего качества, который может быть получен с помощью мультимедиа.
CD-I. Формат записи компакт-диска с видео- и аудиоданными, обычными данными и графикой. Разработан компаниями NV Philips и Sony Corporation в октябре 1991 года.
CD-MIDL Формат компакт-диска, который включает описание технологии записи аудио- и видеоданных, графической информации, а также спецификации MIDI. Разработан компанией Warner New Media.
CD-R (Compact Disc Recordable — компакт-диск с возможностью перезаписи). Компакт-диск, на который можно перезаписывать информацию несколько раз. Технология CD-R используется для массового производства приложений мультимедиа. Диски CD-R совместимые CD-ROM, CD-ROM ХА и аудио ком пакт-дисками.
CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory — компакт-диск только для чтения). Компакт-диск с большим объемом информации. Разработан компаниями Philips и Sony в 1983 году. Современные CD-ROM содержат приблизительно 650 Мбайт информации.
CD-ROM ХА (Compact Disc Read-Only Memory extended Architecture— накопитель CD-ROM с расширенной архитектурой). Стандарт ХА, разработанный компаниями Sony, Philips и Microsoft в 1988 году. Такое устройство, помимо считывания информации с компакт-диска, поддерживает звуковое воспроизведение с аудио ком пакт-диска. Накопители без ХА поддерживают либо звуковое воспроизведение, либо пересылку данных, но не то и другое одновременно.
CD-RW (Compact Disc Rewritable — перезаписываемый компакт-диск). Тип компактдиска, который можно перезаписывать, как минимум, несколько тысяч раз. Накопитель CD-RW может считывать данные с компакт-дисков, а также считывать и записывать данные на диски CD-R.
CD-WO (Compact Disc Write Once — компакт-диск с однократной записью). Тип компакт-диска, который, будучи одни раз записанным, может считываться неограниченное количество раз. Этот тип дисков часто называют CD-WORM или CD-R.
CD-WORM. См. CD-WO.
Celeron. Более дешевая версия процессора Pentium II или Pentium III, которая отличается меньшим объемом кэш-памяти второго уровня.
CERN. Европейская лаборатория практической физики в Женеве, где в 1989 году впервые была продемонстрирована World Wide Web.
CCA (Color Graphics Adapter — цветной графический адаптер). Тип адаптера дисплея, представленный IBM 12 августа 1981 года. Этот адаптер поддерживает текстовый и графический режимы. В текстовом режиме максимальное разрешение 80x25 символов и 16 цветов. Символ образуется матрицей размером 8x8 пикселей. Графический режим поддерживает максимальное разрешение 320x200 пикселей и 16 цветов или 640x200 пикселей и два цвета.
CHS (Cylinder, Head, Sector — цилиндр, головка, сектор). Сектор головного цилиндра. Это термин для описания схемы, используемой BIOS для доступа к накопителям IDE, емкость которых не больше 528 Мбайт. См. LBA.
CIF (Common Image Format — общий формат изображений). Стандарт, описывающий информацию в одном кадре в цифровом телевидении стандарта HDTV.
CISC (Complex Insrtruction-Set Computer — компьютер с полной системой команд). Компьютер, который оперирует большим количеством инструкций процессора. Большинство современных компьютеров, включая процессоры Intel 80ххх, относятся к этой категории. Процессор CISC имеет расширенное множество инструкций, каждая из которых требует нескольких (или многих) циклов для выполнения (в отличие от процессора RISC, имеющего гораздо меньше инструкций, которые быстро выполняются).
CLV (Constant Linear Velocity — постоянная линейная скорость). Формат оптической записи, при котором интервалы между данными одинаковы на всем диске, а скорость вращения диска зависит от того, какая дорожка считывается в конкретный момент. На внешних дорожках диска размещено больше секторов данных, чем на внутренних. Накопитель CLV вращается быстрее при записи возле центра диска и медленнее при записи у края. Отрегулировав вращение, можно максимизировать объем данных, записываемых на диск. Используется для записи компакт-дисков.
CMOS. Технология интегральных схем, требующих для работы малого количества энергии. В системах АТ для хранения данных о конфигурации системы используется питающаяся от батареи микросхема CMOS-памяти.
CMYK (Cyan Magenta Yellow Black — голубой, пурпурный, желтый, черный). Стандартная четырехцветная модель для печати.
COBOL (COmmon Business-Oriented Language). Язык программирования высокого уровня для решения экономических задач. Обычно используется на больших ЭВМ, но, вероятно, никогда не будет популярным на компьютерах меньших размеров.
CODEC (COder-DECoder). Устройство, которое преобразует звуковые аналоговые сигналы в цифровые, доступные большинству современных цифровых передающих систем, а поступающие цифровые сигналы — в аналоговые.
COMDEX. Самое большое в мире компьютерное коммерческое шоу и самые большие конференции.
Command.com. Файл операционной системы, который загружается последним во время начальной загрузки. Интерпретатор команд пользователя и загрузчик программ DOS.
CompactFlash. Плата расширения памяти, напоминающая PC Card. Карта CompactFlash может подключаться в собственный разъем или разъем PC Card Type I или Type П.
COM-порт. Последовательный порт компьютера, соответствующий стандарту RS-232. См. RS-232.
Config.sys. Конфигурационный файл DOS для задания начальных установок во время загрузки системы. Этот файл может загружать драйверы устройств, устанавливать количество бустеров DOS и т.д.
СР/М (Control Program/Microconiputer — управляющая программа/микрокомпьютер). Операционная система первых моделей персональных компьютеров, созданная Гарри Кил- дел лом (Gary Kildall), основателем Digital Research. Применялась в старых 8-разрядных микрокомпьютерах, в которых использовались микропроцессоры 8080,8085 и Z-80.
CPS (Characters Per Second — символов в секунду). Скорость передачи данных, определяемая количеством передаваемых в секунду символов и количеством битов в символе. Например, при передаче со скоростью 2 400 бит/с (bps) 8-разрядные символы с битами начала и конца (10 бит в символе) передаются со скоростью около 240 символов в секунду (cps).
CPU (Central Processing Unit — центральное процессорное устройство). Центральный процессор (или ЦП). Компьютерная микропроцессорная интегральная схема, управляющая всей системой.
DAT (Digital Audio Таре — лента для цифровой звукозаписи). Кассета с узкой лентой для хранения большого объема цифровой информации, иногда называемая 4-миллиметровой
лентой. Технология DAT была предложена в Европе и Японии в 1987 году как способ осуществления высококачественной цифровой звукозаписи. Объем хранимых обычных/сжатых данных на одном носителе составляет 2/4 Гбайт для DDS, 4/8 Гбайт для DDS-2, 12/24 Гбайт для DDS-3 и 20/40 Гбайт для DDS-4.
DB-25. 25-контактный разъем; используется главным образом для последовательных портов в компьютерах.
DB-9. 9-когггактный разъем; используется главным образом для параллельных портов в компьютерах.
DC (Direct Current). Постоянный ток; обычно обеспечивается источником питания или батареями.
DC-600 (Data Cartridge). Накопитель для хранения данных, разработанный компанией ЗМ в 1971 году, в котором используется магнитная лента шириной 1/4 дюйма и длиной 600 футов.
DDE (Dynamic Data Exchange — динамический обмен данными). Способ передачи данных, используемый Microsoft Windows для обмена командами или данными между двумя активными приложениями. Этот способ был усовершенствован за счет использования объектов OLE (Object Linking and Embedding — встраивание и связывание объектов).
DDR2 (double data rate 2). Тип памяти SDRAM с двойной выборкой данных в течение одного цикла, что позволяет удвоить фактическое быстродействие памяти. Отличается более продуманной схемой сигнализации и большей скоростью передачи данных, чем обычная память DDR. Наиболее распространенными типами памяти DDR2 являются модули PC-3200 (DDR2, частота 400 МГц), РС2-4300 (DDR2, частота 533 МГц), РС2-5400 (DDR2, частота 667 МГц) и РС2-6400 (DDR2, частота 800 МГц).
DEBUG. Программная утилита DOS, которая используется для специальных целей, например для изменения местоположения информации в памяти, трассировки, изменения программ и тл.
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Протокол динамической конфигурации сетевого узла (хоста), используемый для присвоения динамических IP-адресов устройствам сети. При использовании динамической адресации сетевое устройство получает новый IP-адрес при каждом подключении к сети.
Dhrystone. Эталонная тестовая программа, используемая для определения стандартного коэффициента качества, характеризующего параметры производительности компьютерной системы в областях, не связанных с выполнением математических операций с плавающей точкой. В этой программе не используются операции с плавающей точкой, не выполняется ввод-вывод данных и вызовы операционной системы, поэтому Dhrystone идеально подходит для определения быстродействия процессора. Исходная версия программы Dhrystone была написана в 1984 году на языке Ada, по с 1989 года более популярными стали версии, написанные на языках С или Pascal.
Digital-to-analog converter (DAU). Цифроаналоговый преобразователь (ЦЛП), используемый для преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Мониторы VGA являются аналоговыми устройствами, поэтому все видеоадаптеры, подключенные к мониторам этого типа, включают в себя ЦАП для преобразования цнф]х>вых сигналов в аналоговые.
DIMM (Dual Inline Memory Module — двусторонний модуль памяти). 168-контактный модуль памяти, используемый в новейших системах Pentium; выпускается в нескольких версиях.
DIP. Семейство прямоугольных плоских перемычек для использования в системных платах.
Direct Rambus DRAM. См. RDRAM.
DirectX. Набор драйверов графических устройств и API, используемый для преобразования общих аппаратных команд в специальные команды для определенных аппаратных ком-
понентов. DirectX позволяет применять дополнительные возможности, обеспечиваемые различными графическими акселераторами.
DLC (Data Link Control — протокол управления каналом передачи данных). Относится к уровню передачи данных (Data Link) в модели OSI. Каждая интерфейсная сетевая плата (NIC) имеет уникальный адрес DLC или идентификатор DLC (DLCI), который идентифицирует узел сети. В сетях Ethernet DLC-адрес обычно называется адресом MAC (Media Access Control — протокол управления доступом).
DLL (Dynamic Link Library). Выполняемый программный модуль Microsoft Windows, загружаемый только при необходимости (по запросу).
DMA (Direct Memory Access). См. Прямой доступ к памяти.
DMI (Desktop Management Interface — интерфейс управления настольными системами). Не зависящий от операционных систем и протоколов стандарт, разработанный рабочей группой по управлению настольными системами DMTF (Desktop Management Task Force) для управления настольными системами и серверами. Обеспечивает двунаправленный канал для взаимодействия всех аппаратных и программных компонентов ПК, что позволяет* управлять этими компонентами с одной рабочей станции в сети.
DNS (Domain Name System or Service — служба имен доменов). Сервис Internet, используемый для преобразования имен доменов в числовые IP-адреса. Каждое имя домена сервер DNS должен преобразовать в соответствующий IP-адрес.
DOCSIS. См. Сертификация кабельных модемов CableLabs.
DOS. Дисковая операционная система. Содержащийся на диске набор программ, включающий процедуры, которые позволяют системе и пользователю управлять информацией и ресурсами аппаратного обеспечения компьютера.
Double Density (DD). Двойная плотность записи информации на дискету в формате MFM с восемью или девятью секторами на дорожке.
DPMI (DOS Protected Mode Interface — интерфейс защищенного режима DOS). Промышленный стандарт, который позволяет DOS-приложениям выполняться в защищенном режиме процессоров Intel 286 и выше; эта спецификация была предложена компанией Intel.
DPMS (Display Power Management Signaling — система управления питанием монитора). VESA-стандарт монитора или дисплея, сигнализирующий о переключении в режим пониженного потребления энергии: ожидание и остановка.
DRAM. Динамическое оперативное запоминающее устройство. Распространенный тип компьютерной памяти. Чипы такой памяти малы по размерам и сравнительно недороги, поскольку для хранения одного бита информации используется один транзистор и один конденсатор. Конденсатор должен перезаряжаться каждые 15 мс или около того (сотни раз в секунду). При отключении питания или без регулярных циклов обновления записанная информация будет потеряна.
DSL (Digital Subscriber Line), Высокоскоростная цифровая технология связи; используется для подключения к Internet и в “видео по требованию". См. ADSL.
DSP (Digital Signal Processor — цифровой сигнальный процессор). Специализированный процессор, используемый в модемах, звуковых адаптерах, спутниковых телефонах и других устройствах.
Dumb terminal. Устройство ввода-вывода данных, включающее в себя монитор и клавиатуру, но не имеющее собственных вычислительных возможностей. Обычно подключается к удаленному компьютеру.
Duron. Более дешевая версия процессора Athlon, отличающаяся меньшим объемом кэшпамяти второго уровня. Поставляется в 462-контактном корпусе Socket А.
DVD (Digital Versatile Disk — цифровой универсальный диск). Новый тип высокоемких дисков и накопителей; используется стандартный оптический диск. Объем одной стороны в одном слое может достигать 4,7 Гбайт, двухслойный односторонний диск может иметь объем 8,5 Гбайт. При двухсторонней двухслойной записи емкость диска может составлять 17 Гбайт. Накопитель DVD может считывать обычные аудиокомпакт-диски, а также CD-ROM,
DVD+R. Формат однократно записываемых DVD, совместимый с DVD-плейерами и накопителями DVD-ROM. Разработан группой DVD+RW Alliance (www.dvdrw.com), в состав которой входят компании Microsoft, Sony, HP и Dell. Поддерживается накопителями DVD+RW второго поколения и позволяет сохранять до 4,7 Гбайт данных, DVD+R/RW — единственные форматы перезаписываемых DVD, которые полностью поддерживаю" стандарт Mount Rainier (называемый также Easy Write), реализованный в Windows Longhorn (ее выпуск ожидается в 2005 году). Этот формат позволяет использовать диски без предварительной подготовки, обеспечивая возможность их автоматического форматирования в фоновом режиме, и не требует дополнительного программного обеспечения для пакетной записи данных. DVD+R/RW является самым быстродействующим, универсальным и популярным из всех записываемых форматов DVD.
DVD+RW. Перезаписываемый формат DVD, разработанный группой DVD+RW Alliance; первые накопители DVD+RW были выпущены в 2001 году. В носителях DVD+RW используется технология записи с изменением фазового состояния, подобная той, которая применяется в CD-RW и DVD-RW. Только форматы DVD+R/RW перезаписываемых DVD полностью поддерживают стандарт Mount Rainier (называемый также EasyWrite), который будет реализован в Windows Longhorn (ее выпуск ожидается в 2005 году). Этот формат позволяет исполсзовать диски без какой-либо предварительной подготовки, обеспечивая возможность их автоматического форматирования в фоновом режиме, и не требует дополнительного программного обеспечения для пакетной записи данных. DVD+R/RW является самым быстродействующим, универсальным и популярным из всех записываемых форматов DVD.
DVD-А. Формат DVD, предназначенный для хранения и воспроизведения высококачественной музыки и аудиосигналов. В DVD-А применяется 24-битовая дискретизация с частотой 96 кГц, что позволяет получать более высокое качество звука, чем CD-Audio (16-битовая дискретизация с частотой 44,1 кГц). В отличие от DVD, диски DVD-А совместимы с обычными CD-проигрывателями, однако наилучшее качество звука доступно только при использовании проигрывателей DVD-А.
DVD-R. Формат однократно записываемых DVD, совместимый с DVD-плейерами и накопителями DVD-ROM, Формат DVD-R, разработанный компанией Pioneer, был представлен группой DVD Forum (www.dvdforum.org) в июле 1997 года. В этом формате используется технология записи с волнообразными желобковыми дорожками, которая позволяет сохранять до 4,7 Гбайт данных. Формат DVD-R оптимизирован для последовательного доступа к данным.
DVD-RAM. Перезаписываемый формат DVD, разработанный компаниями Panasonic, Toshiba и Hitachi и поддерживаемый группой DVD Forum. Является самым первым из перезаписываемых форматов DVD, однако носители используются только с картриджами и имеют более низкий коэффициент отражения, чем обычные носители DVD. Поэтому диски DVD-RAM не совместимы ни с DVD-накопителями других типов, ни с автономными DVD-плен ерам и.
DVD-RW. Перезаписываемый формат DVD, разработанный компанией Pioneer и представленный группой DVD Forum в ноябре 1999 года. В носителях этого формата используется технология записи с изменением фазового состояния, подобная той, которая применяется в CD-RW. Для записи дисков этого типа, как и носителей CD-RW, необходимо провести предварительное форматирование. Скорость записи ниже, чем у носителей DVD+RW, причем для записи повой информации необходимо полностью удалить все ранее записанные данные.
DVI (Digital Video Interactive — цифровое интерактивное видео). Стандарт сжатия данных, который был разработан RCA Laboratories, а затем продан Intel в 1988 году. Преобразует наборы цифровых данных, обычное видео, звук, графические и специальные эффекты в сжатый формат. Это наиболее "интеллектуальный" аппаратный способ сжатия данных, используемый в приложениях мультимедиа.
D-канал. В сети ISDN канал 16 Кбит/с, используемый для передачи контрольных данных.
Е2000 (Energy 2000). Швейцарский стандарт, определяющий параметры энергосбережения компьютерных мониторов. В соответствии с ним монитор в режиме ожидания должен потреблять не более 5 Вт энергии.
ЕСС (Error Correcting Code — коды коррекции ошибок). Тип системной памяти и кэша, который может обнаруживать и устранять некоторые ошибки памяти, не прерывая процесс доступа к ней.
ECP (Enhanced Capabilities Port — порт с улучшенными возможностями). Тип высокоскоростного параллельного порта, разработанного компаниями Microsoft и Hewlett-Packard. Для реализации этого параллельного порта используются специальные аппаратные средства.
БЕРНОМ. Перепрограммируемое ПЗУ. Информация, записанная в EEPROM, может быть стерта и перепрограммирована непосредственно в самом компьютере, без применения дополнительного оборудования.
EGA (Enhanced Graphics Adapter — расширенный графический адаптер). Тип видеоадаптеров PC, впервые представленный IBM 10 сентября 1984 года. Этот адаптер может работать в текстовом и графическом режимах. Текст представляется с максимальным разрешением 80x25 символов, при этом каждый символ может иметь один из 16 цветов и выводиться в матрице 8x25 пикселей. Графический режим поддерживает максимальное разрешение 640x350 пикселей и 16 цветов (выбираемых из 64). На выход EGA поступает цифровой сигнал с частотой горизонтального сканирования 15,75,18,432 или 21,85 кГц.
EIA (Electronic Industries Association — Ассоциация электронной индустрии). Организация, которая определяет электронные стандарты в США.
EIDE. Предложенная Western Digital реализация спецификации АТА-2.
EISA. Расширенная архитектура шины ISA, разработанная IBM для компьютеров АТ. Архитектура EISA была поддержана Compaq Corporation, а позже еще восемью производителями (AST, Epson, Hewlett-Packard, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse и Zenith).
ELF (Extremely Low Frequency — чрезвычайно низкая частота). Низкочастотное электромагнитное излучение, генерируемое различными электрическими устройствами, в том числе и монитором компьютера. Параметры излучения этого и других типов определены стандартом MPR И.
EMM (Expanded Memory Manager — диспетчер расширенной памяти). Драйвер, обеспечивающий программный интерфейс с расширенной (expanded) памятью. Такие драйверы, как правило, создаются для конкретных плат расширенной памяти, но могут использовать возможности управления памятью на 386-м или более мощном процессоре для эмуляции платы расширенной памяти. Одним из таких драйверов является Emm386.exe из поставки DOS.
EMS (Expanded Memory Specification — спецификация расширенной памяти). Спецификация доступа к расширенной памяти, разработанная компаниями Lotus, Intel и Microsoft. Диспетчер (драйвер) EMS обеспечивает доступ максимум к 32 Мбайт расширенной памяти с помощью небольшого окна в основной памяти (обычно 64 Кбайт). EMS предлагает довольно сложную схему доступа, предназначенную преимущественно для систем с щюцессорами 286 и ниже, которые не могли получить доступ к расширенной памяти.
Energy Star. Спецификация компьютеров, которые поддерживают режим экономного потребления электроэнергии. Компьютеры, сертифицированные как "Energy Star", могут по-
треблять до 30 Вт электроэнергии в периоды продолжительного простоя. Такие компьютеры также называются "зелеными ПК".
EPP (Enhanced Parallel Port — улучшенный параллельный порт). Тип параллельного порта, разработанного компаниями Intel, Xircom и Zenith Data Systems, который позволяет передавать данные со скоростью, практически равной скорости передачи данных по шине ISA.
EPROM. Перепрограммируемое ПЗУ. Обычно стирается с помощью ультрафиолетовых лучей, а записывается с помощью более высокого напряжения.
ESCD (Extended System Configuration Data — дополнительные данные конфигурации системы). Область памяти, где хранится информация об устройствах Plug and Play.
ESDI (Enhanced Small Device Interface — улучшенный интерфейс малых устройств). Улучшенный стандарт аппаратного обеспечения, разработанный компанией Maxtor и консорциумом из 22 произ водителей жестких дисков; обеспечивается скорость передачи данных 10-24 Мбит/с.
Ethernet. Один из наиболее распространенных протоколов локальных компьютерных сетей.
Expanded memory. См. Расширенная память.
Extended memory. См. Дополнительная память.
Extra-high Density (ED). Сверхвысокая плотность записи информации на дискету с 36 секторами на дорожке.
FAQ (Frequently Asked Questions — часто задаваемые вопросы). Сетевой файл, содержащий рекомендации и советы по определенной компьютерной тематике.
FAT (File Allocation Table — таблица размещения файлов). Таблица в начале диска, в которой содержится информация о занятых и свободных ячейках (кластерах) дисковой памяти, а также о размещении файлов на диске.
FAT 32. Файловая система, разработанная Microsoft; используются 32-разрядные записи FAT вместо 16-разрядных. Размер раздела может достигать 2 Тбайт. Поддерживается в операционных системах Windows95 OSR2, Windows 98 и Windows 2000.
Fault tolerance (отказоустойчивость). Способность компьютера противостоять отказам в работе. Существует несколько уровней отказоустойчивости, которые относятся к различным компонентам и системам компьютера. Например, память с ЕСС (код коррекции ошибок) является отказоустойчивой, так как имеет возможность автоматически идентифицировать и исправлять один бит данных.
Fdisk. Название программы, которая разбивает диск на разделы и создает таблицу разделов диска для использования операционной системой.
Fiber optic (волоконно-оптический или световодный кабель). Тип кабеля или соединения, использующего стекловолоконную нить для подвода модулируемого светового луча. Поддерживает высокоскоростную и мультиплексную передачу сигналов, а также передачу нескольких потоков данных по одному кабелю.
FIFO (First-In First-Out — первым вошел, первым вышел). Метод хранения и получения данных из списка, при котором первый записанный элемент будет прочитан первым.
Firewall (брандмауэр). Аппаратная или программная система, предназначенная для предотвращения несанкционированного доступа в частную сеть или из нее.
FireWire. Стандарт последовательного интерфейса ввода-вывода со скоростью передачи данных 400 и 800 Мбит/с, а также 3,2 Гбит/с. Иногда именуется IEEE 1394.
Flash ROM. Тип памяти EEPROM, разработанной Intel, которая может быть удалена и перепрограммирована в самой системе. См. EEPROM.
FM-синтез. Технология, используемая для имитации характерного звука музыкальных инструментов.
Footprint. Описание формы какого-либо устройства или элемента системы. См. Формфактор.
Format. Программа DOS для форматирования дисков. Па дискетах она выполняет форматирование как низкого, так и высокого уровня, а на жестких дисках — только высокого уровня. Диск проверяется на наличие дефектов, и создается таблица размещения файлов (FAT), в которой указаны свободные недефектные ячейки памяти (кластеры) для хранения информации.
FORTRAN (FORmula TRANslator — транслятор формул). Язык программирования высокого уровня для программ, оперирующих в основном математическими формулами и выражениями. Используется преимущественно в научных и технических приложениях. Один из старейших языков, который псе еще широко распространен благодаря большому набору математических функций, простоте оперирования с массивами, матрицами и циклами. Разработан в IBM Джоном Бакусом (John Backus) в 1954 году, а первая написанная на нем программа выполнена Харланом Херриком (Harlan Herrick).
FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов). Метод передачи файлов я Internet.
Ghost. Популярная утилита от компании Symantec, предназначенная для создания сжатой версии содержимого диска и клонирования его на другие жесткие диски по сети или С помощью компакт-дисков.
GIF (Graphics Interchange Format —- формат графического обмена). Самый популярный формат графических файлов, разработанный CompuServe. Использует LZW-метод сжатия с отношением приблизительно от 1,5:1 до 2:1.
GPU (graphics processing unit). Графический процессор, обеспечивающий расширенные возможности визуализации трехмерных изображений, включая пиксельные, вершинные и программные ретушеры. Типичными графическими процессорами являются видеоадаптеры серий GeForce 3 и GeForce4 Ti от компании NVIDIA, Radeon серий 7ххх, 8ххх и 9ххх от ATI и серии Matrox Parhelia.
Green Book. Стандарт для оптических дисков CD-I.
GUI (Graphical User Interface — графический пользовательский интерфейс). Пеграм мный интерфейс, который позволяет пользователям давать команды и выбирать функции, указывая на пиктограммы с помощью мыши или клавиатуры.
Hard reset. Аппаратная перезагрузка системы, обычно осуществляемая нажатием специальной кнопки, подключенной к схеме возврата системной платы/процессора. При этом, в отличие от холодной загрузки, очистка памяти не выполняется. См. Холодная загрузка (coldboot).
HDTV (high-definition television — телевидение высокой четкости). Набор видеоформатов, обладающих большей четкостью изображения (или большим разрешением), чем текущие стандарты широковещательного телевидения NTSC, PAL и SECAM. Разрешение HDTV составляет от 655 до 2 125 строк развертки, формат кадра — 5:3 (или 1,67:1), полоса пропускания видео составляет 30-50 МГц (в 5 раз больше, чем стандарт NTSC). Цифровое телевидение высокой четкости имеет полосу пропускания 300 МГц. Качество изображения HDTV примерно соответствует качеству изображения 35-миллиметровой пленки, используемой в кинопроизводстве.
High Density (HD). Высокая плотность записи информации на дискету в формате MFM с 15 или 18 секторами на дорожке.
HMA (High Memory Area — верхняя область памяти). Первые 64 Кбайт дополнительной памяти (сразу после первого мегабайта), которые обычно контролируются драйвером
Himem.sys. Программы реального режима могут загружаться в область НМЛ для освобождения основной памяти. Обычно DOS 5.0 и более поздние версии используют НМЛ для уменьшения занимаемого системой объема основной памяти.
HomePNA. Стандарт домашних сетей, позволяющий при использовании существующих домашних или офисных телефонных линий обеспечить скорость передачи данных 11 Мбит/с.
HomeRF. Стандарт домашних беспроводных сетей, позволяющий обеспечить скорость передачи данных 11 Мбит/с.
Host. Главный узел сети, образованной при соединении двух и более устройств. При организации сети из нескольких узлов система, содержащая данные, обычно называется главной вычислительной машиной, а все остальные называются гостевыми или пользовательскими системами.
HST (High-Speed Technology — высокоскоростная технология). Высокоскоростная схема сигналов модема, разработанная U.S.Robotics как временный протокол (пока протокол V.32 не может быть реализован более дешевым способом). Используется специальный метод модуляции для более надежной зашиты сигналов от сбоев телефонной линии на скорости 4 800 бит/с и выше.
HTML (HyperText Markup Language). Язык описания и форматирования Web-страниц. Позволяет совмещать графику с текстом, изменять положение текста и создавать гипертекстовые документы, содержащие связи с другими документами.
HTTP. Протокол, который описывает правила взаимодействия браузера и сервера в Internet. Также используется браузерами при просмотре Web-страниц (написанных на HTML).
Hub (концентратор). Сетевой аппаратный узел, к которому подключаются все компьютеры в сети. Концентратор содержит несколько портов, используемых для объединения сегментов локальной сети в одно целое. При получении пакета данных одним из портов концентратора происходит передача полученного пакета всем портам. Таким образом, пакет получают все сегменты сети. Существуют пассивные, коммутируемые и программируемые концентраторы. Последние поддерживают удаленное управление, включая текущий контроль потоков данных и конфигурирование порта. Коммутируемый концентратор также называется коммутатором. См. Switch (коммутатор).
Hyper-threading technology (технология многопоточной обработки). Метод (называемый также НТ-технологией), разработанный в компании Intel для параллельного выполнения двух различных потоков команд одним процессором. НТ-технология, представленная в 2002 году, была впервые использована в процессоре Xeon (Intel), имеющем тактовую частоту 2,8 ГГц; первым процессором для настольных систем, созданным на основе НТ-техно- логии, стал Pentium 4 с тактовой частотой 3,06 ГГц.
HyperTransport. Разработанная компанией AMD технология высокоскоростного соединения микросхем North Bridge и South Bridge (или их аналогов) на системной плате. Быстродействие первой реализации шины HyperTransport в шесть раз превышает быстродействие шины PCI (800 Мбит/с против 133 Мбит/с). Первоначально данный стандарт назывался Lightning Data Transport (LDT). Шина HyperTran sport используется в решениях нескольких производителей наборов микросхем, в том числе AMD и NVIDIA.
I/O (Input/Output — ввод-вывод). Способ подключения процессора и внешних устройств.
IA-64. 64-битовая процессорная архитектура Intel, впервые нашедшая применение в серверных процессорах Itanium.
Ibmbio.com. Один из файлов DOS, необходимый для загрузки компьютера. В процессе загрузки этот файл загружается первым. Содержит расширение функций ROM BIOS.
lbmdos.com. Одни из файлов DOS, необходимый для загрузки компьютера. Содержит процедуры DOS. Загружается файлом Ibmbio. com, после чего загружает Command. com.
ICH (I/O Controller Hub). Микросхема из набора микросхем Intel 8хх, используемая для подключения процессора к таким низкоскоростным устройствам, как шина PCI, порты USB, накопители АТА, а также другие устройства, традиционно взаимодействующие с микросхемой South Bridge. Микросхема ICH взаимодействует с микросхемой МСН (аналог микросхемы North Bridge) с помощью высокоскоростного соединения. В составе наборов микросхем Intel 8хх поставляются микросхемы ICH2 и ICH4. См. также МСН.
IDE. Интерфейс работы с жестким диском, в который интегрирован контроллер. Также обозначает стандарт интерфейса АТА и стандарт для подключения жестких дисков к шине ISA PC-совместимых компьютеров.
IEEE 1394. См. FireWire.
IEEE802.lt. Набор стандартов беспроводной Ethernet. Наиболее популярными являются 802.11а (54 Мбит/с с сигнальной частотой 5 Гц) и 802.1 lb (11 Мбит/с с сигнальной частотой 2,4 Гц). Стандарт 802.11b также известен как Wi-Fi.
IEEE 802.3. См. 10Base-2.
Impedance (полное сопротивление, импеданс). Общее сопротивление цепи переменного тока, измеряемое в омах.
Interlacing. Метод сканирования строк пикселей на экране монитора, также называемый чересстрочной разверткой. Сначала сканируются нечетные строки, затем луч возвращается в начальную точку и сканируются четные строки. Такая развертка создает одно изображение в два этапа. Вследствие этого дополнительного сканирования экраны с разверткой interlaced часто бывают мерцающими.
Interleave. Количество секторов, пропускаемых головками чтения/записи перед появлением сектора со следующим номером. Например, если interleave равен 3:1, после чтения одного сектора следующие два пропускаются, третий считывается, опять два пропускаются и тд. Если interleave равен 1:1, то секторы расположены подряд, один за другим.
Internet. Компьютерная сеть, соединяющая государственные, офисные и частные компьютеры. В этой сети используется протокол TCP/IP.
lo.sys. Один из файлов DOS, необходимый для загрузки компьютера. В процессе загрузки первым загружается с диска. Содержит расширение функций ROM BIOS.
IP address (IP-адрес). Идентификатор компьютера или узла в сети TCP/IP. Представляет собой 32-разрядное число, заданное в виде четырех чисел, разделенных точками. Может быть использовано любое число, находящееся в диапазоне 0-255. Протокол TCP/IP отправляет сообщения адресату на основании его [Р-адреса.
IPX. Протокол локальных сетей Novell NetWare, используемый для передачи данных между сервером и рабочей станцией.
IRQ. Физическое соединение между внешними устройствами и контроллером прерываний. Линия IRQ используется для привлечения внимания системы, когда внешнее устройство нуждается в обработке.
ISA. Архитектура шины, впервые представленная как 8-разрядная шина в оригинальном компьютере IBM PC в 1981 году и позднее расширенная до 16 разрядов в компьютере IBM PC/AT в 1984 году. Разъем шины ISA в настоящее время есть практически в каждом компьютере, однако он отсутствует в последней спецификации PC 99.
ISDN. Международный телекоммуникационный стандарт, который позволяет использовать канал для передачи цифровых данных, включая голосовую и видеоинформацию.
ISO (International Standards Organization). Международная организация по стандартам, находящаяся в Париже, которая разрабатывает стандарты для международных и наинональ-
ных коммуникаций. Представителем США в ISO является Американский национальный институт стандартов (ANSI).
ISO 9660. Международный стандарт, определяющий файловую систему дисков CD-ROM независимо от операционной системы.
Itanium. Процессор восьмого поколения Intel (кодовое название Merced), являющийся первым микропроцессором, созданным на основе 64-разрядной архитектуры IA-64. Для повышения эффективности выполнения оптимизированного кода в этом процессоре используется новая архитектура EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing — технология параллельной обработки команд с явным параллелизмом). Имеет встроенную кэш-память первого и второго уровней, а также кэш-память третьего уровня с коррекцией ошибок (ЕСС), расположенную на отдельном кристалле. Первоначально предназначался для серверов и многофункциональных рабочих станций.
ITU (International Telecommunication Union — Международный телекоммуникационный союз). Международный комитет при ООН, ранее называвшийся СС1ТТ, призванный определять рекомендации в области телекоммуникаций.
Java. Объектно-ориентированный язык программирования, подобный С или С+-; разработан в Sun Microsystems и используется для создания сетевых приложений.
JEDEC (Joint Electron Devices Engineering Council). Объединенный совет инженеров по электронным устройствам, который устанавливает стандарты для электронной индустрии.
JPEG Ooint Photographic Experts Group). Объединенная группа экспертов по фотографии. Стандарт сжатия данных, который изначально был разработан для изображений и может сжимать как видео в реальном времени (30 кадров в секунду), так и анимацию. При сжатии теряется информация, считающаяся избыточной, так что результат получается несколько измененным но сравнению с оригиналом.
Jumper (перемычка). Маленькая, заключенная в пластиковый корпус металлическая пластина, которая находится между двумя металлическими выводами на плате и замыкает их.
Kermit. Протокол, разработанный для передачи файлов между микрокомпьютерами и мэйнфреймами.
Kernel. Компонент ядра операционной системы.
КЛех. Разработанный компанией Rockwell собственный стандарт передачи данных модемом на скорости 56 Кбит/с, реализованный несколькими производителями модемов. Для модемов 56 Кбит/с принят стандарт V.90.
LAPM (link-access procedure for modems— процедура доступа-связи для модемов). Протокол коррекции ошибок, включенный в спецификацию CCITT Recommendation V.42. Подобно протоколам MNP и HST, использует контроль с помощью циклического избыточного кода CRC (cyclic redundancy checking) и автоматический запрос на повторную пересылку ARQ (Automatic Request for Retransmission) для обеспечения надежной передачи данных.
LBA (Logical Block Addressing — адресация логического блока). Метод, используемый устройствами SCSI и IDE для преобразования номеров цилиндра, головки и сектора в значения, которые могут использоваться расширенной BIOS. Применяется для дисковых накопителей объемом более 528 Мбайт.
LCD (Liquid Crystal Display — жидкокристаллический дисплей). Дисплей, использующий жидкий кристалл, который находится между двумя пластинами поляризованного стекла. Поляризация жидкого кристалла изменяется под воздействием электрического тока таким образом, что он пропускает меньше света, нежели без такого воздействия. Поскольку дисплеи на жидких кристаллах не излучают свет, за ними размещают отражающую пластину или источник рассеянного света.
LIF. Тип разъема, для вставки корпуса микросхемы в который требуется минимальное усилие.
LTO (linear tape-open). Открытый стандарт для накопителен на магнитной ленте, представленный в середине 2000 года. Устройства LTO выпускаются компаниями Seagate, IBM и HP. Накопители серии Ultima содержат до 100 Гбайт данных, а более быстрые Accel is — до 25 Гбайт.
LZH (Lempel Zev Welch). Схема сжатия, используемая в формате файлов GIF.
Mainframe. Термин, определяющий большую компьютерную систему, поддерживающую многопользовательский режим работы и одновременное выполнение нескольких программ.
MCA. Архитектура шипы, разработанная IBM для компьютеров PS/2 и представленная 2 апреля 1987 года. Допускается общение нескольких процессоров с одной шиной; MCA оптимизирована для многозадачности и многопроцессорных систем.
MCGA. Видеоадаптер, представленный IBM 2 апреля 1987 года; поддерживает текстовый и графический режимы. В текстовом режиме поддерживается максимальное разрешение 80x25 символов и 16 цветов, при этом каждый символ образуется матрицей размером 8x16 пикселей. Графический режим поддерживает максимальное разрешение 320x200 пикселей и 265 цветов (всего в палитре 263 144 цвета) или 640x480 пикселей и два цвета.
МСН (Memory Controller Hub). Микросхема из набора микросхем Intel 8хх, используемая для подключения процессора к таким высокое крестным устройствам, как память, видеоадаптер, системная шина. Фактически является аналогом микросхемы North Bridge. Взаимодействует с микросхемой ICH (которая является аналогом микросхемы South Bridge) с помощью высокоскоростного соединения. См, также ICH.
MCI. Интерфейс управления устройствами мультимедиа и файлами. Представляет собой часть расширения мультимедиа и предлагает стандартный набор команд пользовательского интерфейса, используемого для записи и воспроизведения звука и анимации.
МПА. Видеоадаптер монохромного дисплея, представленный IBM 12 августа 1981 года; поддерживает только текстовый режим: максимальное разрешение 80x25 символов, четыре цвета, размер матрицы символа — 9x14 пикселей. В MDA-адаптерах IBM также есть параллельный порт принтера.
Mebibyte. Объем информации, равный 1 048 576 байт (1024x1 024). Ранее известен как бинарный мегабайт.
MIDI. Интерфейс подключения музыкальных инструментов к микрокомпьютерам и стандарт формата файлов для хранения данных, поступающих от музыкальных инструментов. Операции, выполняемые инструментами, могут быть зафиксированы, сохранены, отредактированы и воспроизведены. В файлах MIDI содержится информация о нотах и длительности их звучания, громкости и типе инструментов. Программа смесителя MIDI используется для управления такими функциями MIDI, как запись, воспроизведение и редактирование. Файлы MIDI хранят информацию о нотах, а не о звуках.
MIPS (Million Instruction Per Second — миллион инструкций в секунду). Количество инструкций машинного языка, которые может выполнить компьютер за одну секунду; используется для оценки быстродействия различных типов систем.
MMDS (multichannel multiport distribution service). Самая распространенная технология так называемого беспроводного кабельного телевидения. Используется также для предоставления двустороннего широкополосного доступа к Internet. Ведущим производителем устройств является компания Hybrid (www. hybrid.com).
ММО (mobile module — мобильный модуль). Модель размещения процессоров Intel в портативных компьютерах, при которой процессе]) размещается на небольшой дочерней пла-
те вместе с регулятором напряжения, системной кэш-памятью второго уровня и микросхемой North Bridge набора микросхем системной платы.
ММХ. 57 дополнительных инструкций в микропроцессорах компании Intel, которые разработаны для повышения производительности функций мультимедиа.
MNP. Асинхронный, контролирующий ошибки и сжимающий данные протокол, разработанный Microcom, Inc. Обеспечивает безошибочную передачу информации. Большинство высокоскоростных модемов соединяются по MNP, если недоступен V.42bis.
МРС (Multimedia Personal Computer). Спецификации компьютеров, на которых может выполняться программное обеспечение мультимедиа; разработаны компаниями Tandy Corporation и Microsoft. В 1995 году был представлен стандарт МРС 3 (процессор Pentium 75 МГц, 8 Мбайт ОЗУ, жесткий диск 540 Мбайт, 16-разрядпая звуковая карта, видеоадаптер, поддерживающий 65 536 цветов, четырехскоростной накопитель CD-ROM, операционные системы Microsoft Windows 3.1 и DOS 6.1 или выше).
MPEG. Стандарт сжатия видео и аудио среднего качества. При сжатии удаляются лишние данные, в результате чего качество немного ухудшается.
MPR. Шведский стандарт на излучение мониторов; последняя версия называется MPR II.
Msdos.sys. Один из системных файлов DOS, необходимый для загрузки компьютера. Его загружает lo.sys, а сам он загружает Command.com.
MTFB (Mean Time Between Failure). Статистически определяемое время до первого аппаратного сбоя; измеряется в часах. Поскольку не существует общепринятого способа подсчета, этот параметр может отличаться у разных производителей.
MTTR. Возможное значение времени, которое будет затрачено на ремонт конкретного устройства (обычно приводится в часах).
NetBEUI. Сетевой протокол; используется в основном в WindowsNT и малых сетях. Компания Microsoft убрала поддержку протокола NetBEUI из Windows ХР, а также последующих версий операционной системы, однако его можно установить вручную, если это необходимо для устранения неполадок в работе компьютера.
NetBIOS. Самый распространенный сетевой протокол, разработанный компаниями IBM и Sytek для локальных компьютерных сетей, обеспечивает службы сеансов и транспорта (уровни Layer 4 и Layer 5 модели OSI).
NLX. Новый формфактор системных плат, который характеризуется небольшими размерами. Системные платы NLX поддерживают все современные процессоры, а также такие новинки, как AGP, USB и др.
Node (узел). Устройство, подключенное к сети. Также узловой элемент, образуемый при соединение двух и более компонентов.
Noise (помехи, “шум"). Нежелательные помехи в электрических или механических системах.
North Bridge. Термин, обозначающий часть системной логики для портативных систем и предложенный Intel. Микросхема North Bridge содержит кэш-память, память, контроллер AGP, а также интерфейс между шиной процессора (работающей с частотой 66 и 100 МГц) и шиной PCI (33 МГц) или шиной AGP (66 МГц). В наборах микросхем Intel 8хх функциональным аналогом микросхемы South Bridge является контроллер МСН. См. также Набор микросхем, ICH, МСН и South Bridge.
NTSC. Комитет по национальным стандартам записи и воспроизведения видео в США. Создан в 1941 году, когда телетранслирующие компании получили широкое распространение, и назван RS-170A (сейчас переименован в NTSC). Стандарт NTSC предлагает 525 строк развертки и передает 60 полу кадров в секунду. Сгенерированный сигнал составляется из сиг-
налов красного, зеленого и синего цвета и включает частоту FM для звука и сигнал для стерео. Двадцатью годами позже более качественный стандарт был адаптирован к европейским системам PAL и SECAM, которые совместимы с NTSC, действующим в Северной Америке.
NVRAM. Память, которая может хранить данные без подачи питания. Используется в качестве флэш-памяти.
OCR (Optical Character Recognition — оптическое распознавание символов). Технология распознавания текста из графического изображения. Обычно для ввода изображения текстовой страницы используется сканер, а программное обеспечение OCR переводит изображение в текстовую информацию.
OEM (Original Equipment Manufacturer — производитель оригинального оборудования). Любой производитель, продающий продукцию посреднику. Обычно этот термин относится к самому первому производителю конкретного устройства.
OLE (Object Linking and Embedding — связывание и внедрение объектов). Расширение первоначального протокола динамического обмена данными (DDE), который позволяет встраивать или связывать данные, созданные одним приложением, в документ, созданный другим приложением, а также редактировать данные окончательного документа.
Online fallback. Возможность высокоскоростных модемов следить за качеством линии и переключаться на более низкую скорость при его ухудшении. При улучшении качества линии модем вновь переключается на более высокую скорость.
Orange Book. Стандарт записываемых оптических дисков. Частью этого стандарта является магнитооптическая запись.
OS/2. Универсальная операционная система, разработанная IBM и Microsoft Corporation. Использует операции защищенного режима процессора для расширения памяти от 1 Мбайт до 4 Гбайт я для поддержки быстрой и эффективной многозадачности.
OSI (Open Systems Interconnection — взаимодействие открытых систем). Модель OSI, разработанная в 1980-х годах Международной организацией по стандартизации (ISO), предназначена для обмена данными между компьютерными системами на семи дискретных уровнях. Каждый уровень обеспечивает определенные сервисы для выше- и нижележащих уровней. Прикладной уровень (Application Layer), который является верхним уровнем модели OSI, обеспечивает коммуникационные услуга на программном уровне; уровень представления (Presentation Layer) определяет формат представлении данных прикладными программами. Следующими являются уровень сеансов (Session Layer), который отвечает за создание и поддержку каналов связи, и транспортный уровень (Transport Layer), обеспечивающий целостность передачи данных между конечными системами. Сетевой уровень (Network Layer) отвечает за маршрутизацию, переключение и доступ к подсетям; уровень передачи данных (Data Link Layer) обеспечивает физическую передачу данных от одного узла к другому. И наконец, физический уровень (Physical Layer) обеспечивает передачу отдельных битов данных через физическую среду.
Overdrive. Торговая марка Intel для модернизированных процессоров.
PAL. Система телетрансляции, изобретенная в 1961 году, которая используегся в Англии и других странах Европы. Благодаря изображению, состоящему из 625 строк развертки при 25 кадрах в секунду, PAL обеспечивает более высокое качество и лучшую передачу цвета, нежели система NTSC, используемая в Северной Америке.
Pascal. Язык программирования высокого уровня, названный а честь французского математика Блеза Паскаля (Blaise Pascal) (1623-1662). Разработан в начале 1970 года Никлаусом Виртом (Niklaus Wirth) для обучения программированию и предназначен для поддержки концепций структурного программирования.
PCI (Peripheral Component Interconnect). Спецификация шины, разработанная Intel; работает на более высокой частоте, чем ее предшественница ISA.
PCL (Printer Control Language— язык управления принтером). Разработанный в 1984году компанией Hewlett-Packard язык для принтера HP LaserJet. Стал стандартом де-факто для PC-принтеров. Определяет стандартный набор команд, с помошью которого приложения могут подключаться к HP-совместимым принтерам.
PCM (Pulse Code Modulation — импульсно-кодовая модуляция). Способ цифрового кодирования аналоговых сигналов, состоящий в дискретизации сигнала и преобразовании каждой выборкивдвончноечисло.
PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — Международная ассоциация плат памяти персональных компьютеров). Некоммерческая ассоциация, основанная в 1989 году для стандартизации плат компьютеров, адаптеров расширения, имеющих размеры кредитной карточки, и портативных компьютеров. Официальной торговой маркой PCMCIA является PC Card, однако для обозначения этого стандарта используется и "PCMCIA card" и "PC Card". Платы PCMCIA представляют собой заменяемые модули, в которых могут содержаться различные типы устройств, включая память, модемы, факсмодемы, радиопередатчики, сетевые адаптеры и жесткие диски.
Peer-to-peer. Тип сети, п которой каждый компьютер выступает в роли сервера (предоставляет в совместное использование ресурсы) и клиента (использует эти ресурсы); иногда такую сеть называют одноранговой.
Pentium. Микропроцессор компании Intel с 32-разрядными регистрами, 64-рачрядноЙ шиной данных и 32-разрядной адресной шиной. Имеет встроенную кэш-памяти первого уровня, сегментированную на 8 Кбайт для кода и 8 Кбайт для данных. Оснащен математическим сопроцессором, обладает обратной совместимостью с процессором 486 и может работать в реальном, защищенном и виртуальном режимах.
Pentium 4. Первый процессор Intel седьмого поколения (кодовое название Willamette), созданный на базе новой 32-разрядной микроархитектуры. Характеризуется суперскалярной технологией, быстродействующим ассоциативным кэшем и системной шиной с частотой 400 МГц. Благодаря четырехкратной передаче данных по одному каналу системная шина позволяет достичь скорости передачи данных 3,2 Гбайт/с. Процессор содержит расширенный передаточный кэш объемом 256 Кбайт и встроенную кэш-память второго уровня, имеющую более высокую по сравнению с предыдущей микроархитектурой пропускную способность. Использование 128-разрядных регистров и дополнительного регистра для перемещения данных позволило улучшить модули, осуществляющие операции с плавающей запятой. Кроме того, поддерживается технология SSE2, содержащая 144 новых команды для выполнения операций с удвоенной точностью над целыми числами и числами с плавающей запятой, а также для управления памятью. Изначальная версия Socket 423 имела кодовое название Willamette, в то время как Socket 478 называется Northwood.
Pentium II. Микропроцессор компании Intel, представляющий объединение Pentium Proc технологией MMX. Заключен в корпус с единственным рядом расположенных по периметру контактов (Single Edge Contact — SEC).
Pentium HI. Новейший микропроцессор компании Intel, анонсированный в 1999 году. Обладает дополнительной системой команд SSE, оптимизированной для работы с мультимедиа.
Pentium Pro. Микропроцессор Intel с 32-разрядными регистрами, 64-разрядной шиной данных и 36-разрядной адресной шиной. Имеет такую же сегментированную кэш-память первого уровня, как и Pentium, но включает 256 или 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, выполненной в том же модуле. Оснащен математическим сопроцессором, обладает обратной совместимостью с Pentium и может работать в реальном, защищенном и виртуальном режимах.
PGA. Корпус микросхемы с множеством контактов снизу. Также может обозначать профессиональный графический адаптер IBM (этот продукт выпускается в ограниченном количестве).
Phosphor (люминофор). Слой электролюминесцентного материала, нанесенного на внутреннюю поверхность электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Во время бомбардировки слоя потоком электронов люминофор флуоресцирует, а после ее завершения начинает светиться.
Phosphorescence (фосфоресценция). Испускание света веществом после удаления источника возбуждения.
Photo CD. Технология хранения изображения фотографий на перезаписываемом компакт-диске CD-R, разработанная компаниями Eastman Kodak и Phillips. Максимальное разрешение сохраляемых изображений — 2 048x3 072 пикселей. На диске может быть записано доста изображений в реальном (24-разрядном) цвете. Оцифрованные изображения индексируются (им присваивается четырехзначный цифровой код).
Physical Layer. См. OSL
PIE (Program Information File — файл информации о программе). Файл, содержащий информацию о параметрах не Windows-приложений, которые запускаются под управлением операционной системы Windows.
Plug and Play (PnP). Разработанная Intel спецификация аппаратного и программного обеспечения, позволяющая системам и адаптерам РпР автоматически настраивать друг друга. Благодаря РпР система может определять и настроить такие внешние устройства, как мониторы, модемы и устройства, подключенные к порту USB или IEEE-1394. Поддержка устройств РпР встроена в Windows 9х/Ме/2000/Х Р.
POST (Power-On Seif Test — самотестирование при включении питания). Серия тестов, выполняемых компьютером при включении.
PostScript. Описывающий страницы язык преобразования данных и их передачи на лазерный принтер. Вместо стандартной передачи на принтер информации о графике или символах, при которой указывается положение точек на странице, PostScript предлагает лазерному принтеру самостоятельно интерпретировать математически полную страницу образов и кривых.
PPGA ( Plastic Pin Grid Array). Используемая Intel форма корпуса микросхем.
PPP. Протокол, позволяющий компьютеру подсоединяться к Internet с помощью обычной телефонной линии и высокоскоростного модема. РРР — это новый стандарт, пришедший на смену SLIP, Хотя он менее распространен, чем SLIP, его популярность неуклонно растет.
Presentation Layer. См. OSL
Printer (принтер). Устройство, используемое для визуального отображения информации на бумаге или другом материале.
PROM (Programmable Read-Only Memory — программируемое постоянное запоминающее устройство). Тип памяти, которая может быть запрограммирована для постоянного хранения информации (информация не может быть удалена).
PUN (Physical Unit Number — номер физического модуля). Термин для описания устройств, подключенных непосредственно к шине SCSI. Также известен как SCSI ID. К одной шине SCSI может быть присоединено восемь устройств SCSI, и каждое из них должно иметь уникальный PUN или ID со значением от 7 до 0. Обычно основному адаптеру SCSI присваивается самый высокоприоритетный ID, равный 7. Жесткому диску, с которого выполняется загрузка, присваивается ID 6, а другим незагрузочным устройствам — более низкие значения.
QAM. Способ модуляции, используемый в высокоскоростных модемах, которые комбинируют фазовую и амплитудную модуляцию. Позволяет кодировать несколько битов в одном временном интервале. Стандарт V.32bis кодирует шесть битов данных и дополнительный бит для каждого сигнала обмена.
QIC. Ассоциация индустриальных стандартов, которая устанавливает стандарты для аппаратного и программного оборудования упаковки информации, использующего накопители на ленте шириной в четверть дюйма.
RAID (Redundant Array Of Independent Or Inexpensive Disks — матрица независимых или недорогих дисковых накопителей с избыточностью). Запоминающее устройство, использующее для повышения надежности и производительности два и более дисковых накопителя в различных сочетаниях. Применяется главным образом в файловых серверах.
RDRAM (Rambus Dynamic RAM). Технология высокоскоростной динамической памяти, разработанная Rambus, Inc. Реализована а современных наборах микросхем компании Intel. Достигается скорость передачи данных 1 Гбайт/с и выше. Модули памяти называются RIMM. Модули памяти RDRAM используются в некоторых наборах микросхем Intel для процессоров Pentium II1/4.
Red Book. Один из четырех стандартов оптических дисков, также известный как CD-DA.
Rendering (визуализация). Создание трехмерного изображения с имитацией различных световых эффектов, например теней или световых бликов.
Reverse engineering. Процесс дублирования компонентов аппаратного или программного обеспечения для изучения их функций и создания новой конструкции, имеющей те же функции.
RFI. Высокочастотный сигнал, излучаемый неправильно экранированным проводником.
RGB (Red Green Blue). Тип выходного сигнала цветного монитора компьютера, который состоит из трех сигналов — красного, зеленого и синего.
RIMM (Rambus Inline Memory Modules). Тип модулей памяти, созданных с использованием микросхем RDRAM.
RISC (Reduced Instruction-Set Computer). Компьютер с ограниченным набором команд. RISC-процессоры имеют простои набор инструкций, требующих для выполнения всего одного или нескольких циклов. Эти простые инструкции при соответствующем программном обеспечении выполняются быстрее инструкций системы CISC.
RJ-11. Стандартный двухжильный разъем для одной телефонной линии.
RJ-14. Стандартный четырехжильный разъем для двух телефонных линий.
RJ-45. Стандартный разъем при создании сети на основе витой пары.
ROM BIOS. BIOS, записанная в ПЗУ.
RS-232. Стандарт интерфейса, представленный в августе 1969 года Ассоциацией электронных индустрий; описывает подсоединение периферийных устройств к компьютерам,
S/PDIF (Sony Philips Digital Interface). Цифровой интерфейс ввода-вывода в высококачественных звуковых адаптерах и мультимедийных видеоадаптерах. Используется с выборочным или RCA-разъемом; некоторые устройства поддерживают оба типа разъемов S/PDIF.
SATA (Serial АТА). Высокоскоростной последовательный интерфейс, предназначенный для замены текущих параллельных интерфейсов АТА и UltraATA. Стандарт Serial АТА 1.0 предполагает использование 7-жильного кабеля, а также поддерживает прямые соединения "точка-точка" к хост-адаптерам со скоростью передачи данных до 150 Мбайт/с, что больше, чем у стандарта UltraATA-133. Serial АТА II — это версия SATA для серверов.
Scanner (сканер). Устройство, используемое для считывания изображения и его конвертирования в данные, воспринимаемые компьютером.
SCSI (Small Computer System Interface — интерфейс систем малых компьютеров). Стандарт подключения устройств. Обычно используется 50-контактный разъем и допускается последовательное подключение нескольких устройств (до восьми, включая основное).
SDLC (Synchronous Data Link Control — протокол управления синхронным каналом передачи данных). Разработан IBM для обеспечения работы приложений и коммуникационных устройств архитектуры SNA (Systems Network Architecture — архитектура сетевых систем). Определяет операции на уровне связей, например формат кадров данных, которыми обмениваются модемы по телефонной линии.
SDRAM. Тип памяти, которая работает на той же частоте, что и системная шина.
SECAM. Стандарт систем телетрансляции, используемый во Франции и бывшем СССР. Используется изображение из 819 строк и обеспечивается более высокое разрешение, чем в 625-строчном PAL (британском) и 525-строчном NTSC (американском) форматах.
Serial АТА. См. SATA.
Server (сервер). Сетевой компьютер, позволяющий нескольким пользователям совместно использовать различные сетевые ресурсы, например файлы или принтеры.
Session Layer. См. OSI.
Silicon (кремний). Основной материал, используемый при изготовлении микросхем. Химический элемент кремний (Si) содержится в различных скальных и песчаных породах и является вторым по распространенности после кислорода.
SIMD (single instruction multiple data, один поток команд — много потоков данных). Термин, используемый для описания инструкций ММХ и SSE, добавленных к процессорам Intel. Матрицы, содержащие несколько элементов данных, могут обрабатываться с помощью всего одной инструкции, что позволяет значительно ускорить обработку графики и звука.
SIMM. Модуль памяти. Массив микросхем памяти на маленькой плате с одним рядом контактов ввода-вывода.
SLIP. Протокол для последовательных (телефонных) линий, разработанный для установки ТСР/1Р-связей между двумя компьютерами. Часто используется как протокол, с помощью которого устанавливаются соединения по коммутируемым линиям с узловым компьютером, подключенным к Internet
Slot 1. Разъем на системной плате для подключения процессоров Pentium 11/1II.
Slot 2. Разъем на системной плате для подключения процессоров Pentium П/Ш Xeon.
SMBIOS. Специальная версия BIOS, поддерживающая функции управления системой и создания отчетов, совместимые со стандартом DMI (Desktop Management Interface — интерфейс управления настольными системами).
SMPTE. Стандарт распознавания видеокадров при редактировании видеоизображений. Код SMPTE управляет такими функциями, как воспроизведение видеолент, запись и перемотка.
Socket 1-8. Разъемы для установки на системную плату различных типов процессоров семейств 486, Pentium и Pentium Pro.
Socket 462. См. Socket А.
Socket 478. 478-контактый разъем, используемый в процессорах Pentium 4 Northwood.
Socket А. 462-контактный разъем, предназначенный для процессоров AMD Athlon и Duron.
SODIMM (small outline dual inline memory module — малогабаритный модуль памяти с двухрядным расположением выводов). 144-контактный модуль памяти, предназначенный для использования преимущественно в портативных компьютерах.
Sound card (звуковая плата). Плата адаптера, используемая для генерирования звука.
South Bridge. Термин, обозначающий часть системной логики для портативных систем; предложен Intel. В наборах микросхем Intel 8хх функциональным аналогом микросхемы South Bridge является контроллер ICH. Микросхема South Bridge подключен к шине PCI (33 МГц) и
содержит порты интерфейса IDE, а также интерфейс для подключения к шине ISA (8 МГц). Кроме того, он обычно содержит интерфейс USB и часы. Микросхема South Bridge содержит все компоненты, необходимые для обеспечения работы шины ISA, в том числе контрю л л epi. прерываний и прямого доступа к памяти DMA. См. также Набор микросхем, МСН, 1СН и North Bridge.
SPI (SCSI parallel interface — параллельный интерфейс SCSI). Еще одно название стандартов SCSI. См. также SCSI. ■
SRAM. Память с высокой скоростью доступа. Микросхемам SRAM не требуется никл обновления, поэтому они могут работать на очень высоких скоростях. Это очень дорогие микросхемы, поскольку требуют шести транзисторов для одного разряда. Отличаются от микросхем DRAM большим размером. Микросхемы SRAM энергозависимы — при отключении питания данные теряются.
SSE (streaming S1MD extensions— поточные расширения SIMD). Так называются 70 разработанных компанией Intel инструкций типа ММХ, которые были добавлены к процессору Pentium HI. См.такжеММХиSIMD.
ST-506/412. Интерфейс жесткого диска, изобретенный компанией Seagate Technology н внедренный в 1980 году с 5-мегабайтовым жестким диском ST-50G. Был единственным интерфейсом для PC-совместимых систем, пока его не вытеснили ESDI, IDE и SCSI.
Stack (стек). Область памяти, выделяемая программе для временного храпения значений, считываемых, как правило, в обратном порядке. Называется также областью LIFO (last-in, first-nut — последним пришел, первым обслужен).
Standby powersupply. Источник резервного питания, который быстро включается в работу в случае перебоев в энергоснабжении.
SVGA (Super VGA). Монитор или видеоадаптер с разрешением 800x600. Однако под этим термином часто понимают монитор, который может обеспечить большее разрешение, чем 640x480.
S-Video (Y/C). Раздельный видеосигнал, в котором компоненты яркости и цветности (Y/C) передаются каждый в отдельности. Это позволяет отказаться от процесса кодирования NTSC, избежав при этом обязательного снижения качества изображения. Данный принцип используется в видеопленке стандартов Н!8и S-VHS.
SWEDAC (Swedish Board for Technical Accreditation — Шведский комитет по технической аккредитации). Регулирующий орган, определяющий стандарты, такие, как MPR1 и MPR2, которые регулируют максимальный уровень электромагнитных полей, а также предоставляющий производителям мониторов рекомендации по выпуску устройств с низким уровнем излучения.
Switch (коммутатор). Тип концентратора (также называется коммутирующим концентратором), считывающий адрес назначения каждого пакета данных и отправляющий его в указанный порт, уменьшая таким образом сетевой трафик. Стандартный концентратор копирует поступающие пакеты и отправляет их во все сетевые порты, что приводит к снижению пропускной способности сети. В свою очередь, коммутатор передает пакеты только определенным адресатам, уменьшая помехи сетевого трафика и повышая общую эффективность сети. См. Hub (концентратор).
Таре drive (накопитель на магнитной ленте). Накопитель, использующий в качестве среды для хранения информации магнитную ленту.
ТСО (Total Cost of Ownership — суммарная стоимость владения). Стоимость использования компьютера. Сюда входит стоимость нового аппаратного и программного обеспечения, расходы на техническую поддержку и обучение персонала.
ТСО. Новейший шведский стандарт на излучение мониторов. См. MPR.
TCP/IP. Комплект протоколов, разработанных Department of Defense; предназначен для связи компьютеров через различные сети. Это базовый протокол, используемый Internet. Разработан в 1970 году компанией Department of Defense’s Advanced Research Projects Agency как стандартный протокол для армии. Поддерживается многими производителями миникомпьютеров, ПК, универсальных вычислительных машин, рабочих станций и аппаратуры передачи данных.
TFT (Thin Film Transistor — тонкопленочный транзистор). Тип высококачественного цветного монитора для портативных систем. Для отображения пикселя используется от одного до четырех транзисторов.
TIFF. Формат хранения изображений, разработанный Aldus Corporation, Microsoft Corporation и др.
Token Ring. Тип локальной сети, в которой рабочие станции при передаче пакета данных запрашивают опознавательный знак (маркер) в конфигурации логического кольца. Передавая данные, станция захватывает этот маркер, добавляет свои данные, а после того как данные пройдут полный круг по кольцу, освобождает маркер. Это современная высокопроизводительная локальная сеть с пропускной способностью 16 Мбит/с. Благодаря маркеру доступ к сети контролируется, в отличие от более “медленной" системы Ethernet, в которой возможны конфликты данных.
Tower (башня). Корпус ПК, который обычно устанавливается вертикально и часто размещается на полу.
Transistor (транзистор). Полупроводниковое устройство, изобретенное в компании Bell Labs в 1947 году (выпущенное в 1948 году), используемое для усиления сигнала, а также для запирания или отпирания цепи. В цифровых вычислительных машинах транзистор работает как электронный переключатель. Современные интегральные схемы могут содержать более 100 млн. отдельных транзисторов.
True-color images. 24-разрядпые цветные изображения, каждый пиксель которых представлен 24 битами данных, обеспечивающих передачу 16,7 млн. цветов.
TSR. Резидентная программа. Поскольку такие программы остаются в памяти, их можно запустить на выполнение во время работы другой программы. Для этого нужно нажать определенную последовательность клавиш или выполнить какое-либо другое заранее оговоренное действие.
TTL. Цифровые сигналы, которые часто называют TTL-сигналам и.
UART. Устройство на интегральных микросхемах, управляющее последовательным портом RS-232.
UMB (Upper Memory Block — блок верхней области памяти). Неиспользуемая память в области верхней памяти (UMA), представляющая собой зону объемом 384 Кбайт, которая расположена между 640 Кбайт и 1 Мбайт ОЗУ.
URL (Uniform Resource Locator — универсальный локатор ресурса). Основная схема именования ресурсов в World Wide Web. Представляет собой комбинацию используемого протокола и адреса узла, на котором расположен необходимый ресурс.
USB (Universal Serial Bns— универсальная последовательная шина). Интерфейс со скоростью передачи данных 12 Мбит/с (1,5 Мбайт/с) по четырем проводникам. Поддерживается подключение до 127 устройств.
UTP. Внутренняя проводка, часто используемая для телефонной связи или соединения устройств компьютера. Представляет собой двух- или четырехпроводную витую пару внутри гибкой изоляционной трубки и использует модульные заглушки или телефонные разъемы.
.21. Стандарт ITU для связей через модемы со скоростью передачи до 300 бит/с.
.22. Стандарт ITU для связей через модемы со скоростью передачи до 1 200 бит/с и с оптимальной нейтрализацией сбоев при скорости до 600 бит/с.
.22bis. Стандарт ITU для связей через модемы со скоростью передачи до 2 400 бит/с. Включает автоматизированный переход на аварийный режим при скорости передачи до 1 200 бит/с.
.23. Стандарт ITU для связей через модемы со скоростью передачи до 1200 или 600 бит/с; скорость передачи обратного канала — 75 бит/с. Используется в Великобритании для некоторых систем видеотекста.
.32. Стандарт ITU для связей через модемы со скоростью передачи до 9 600 и 4 800 бит/с. Модем V.32 уменьшает скорость передачи до 4 800 бит/с при ухудшении качества линии и возвращается к 9 600 бит/с при улучшении ее качества.
.32bis. Стандарт ITU, который расширяет стандарт V.32 и поддерживает скорость передачи данных 4 800, 7 200, 9 600, 12 000 и 14 400 бит/с. Модемы V.32bis уменьшают скорость передачи до следующей ближайшей скорости, когда качество линии ухудшается; при необходимости скорость передачи продолжает снижаться. Когда качество линии улучшается, скорость передачи возрастает.
V.32terbo. Запатентованный стандарт, предложенный несколькими производителями модемов; он дешевле быстрого протокола стандарта V.32 и поддерживает только скорость передачи до 18 800 бит/с. Не является промышленным стандартом и, похоже, не будет иметь широкой поддержки в промышленности.
.34. Стандарт ITU, который расширяет диапазон доступных скоростей стандарта V.32bis, поддерживая скорость передачи 28 800 бит/с, а также все функции и скорости стандарта V. 32 bis.
.34+. Стандарт ITU, который расширяет диапазон доступных скоростей стандарта V.34, поддерживая скорость передачи 33 600 бит/с.
.42. Стандарт ITU сжатия данных в модемах.
V.42bis. Расширение стандарта сжатия данных V.42.
.44. Стандарт передачи и сжатия данных, превосходящий V,42bis. Коэффициент сжатия данных V.44 составляет до 6:1. Стандарт V.44 поддерживается большинством модемоа V.92.
.90. Стандарт ITU-T, который описывает скорость передачи 56 Кбит/с; реализован компаниями U.S. Robotics (ЗСот) — торговая марка Х2, Rockwell — торговая марка К56Пех.
V.92. Улучшенная версия протокола V.90, характеризуемая большей скоростью передачи данных (до 48 Кбит/с), более быстрым соединением и функцией modem-on-hold (позволяющей принимать телефонные звонки несмотря на то, что система подключена к Internet). Большинство модемов V.92 поддерживают стандарт сжатия данных V.44.
VESA. Ассоциация, основанная в конце 1980 года компанией NEC Home Electronics и восемью другими ведущими производителями видеоплат в целях стандартизации электронных и программных средств для мониторов с разрешением 800x600, известных как Super VGA.
VGA. Видеоадаптер, впервые внедренный IBM 2 апреля 1987 года; поддерживает текстовый и графический режимы. Текстовый режим поддерживается при максимальной разрешающей способности 80x25 символов и 16 цветах (размер символа — 9x16 пикселей). При графическом режиме поддерживается максимальная разрешающая способность 320x200 пикселей и 256 цветов (всего в палитре 262 144 цвета) или 640x480 пикселей и 16 цветов.
VL-Bus (VESA Local Bus). Стандартный разъем в компьютерах с процессором 486. В настоящее время заменен шиной PCI.
V-Link. Технология высокоскоростной шины данных компании VIA (266 Мбит/с) между микросхемами North Bridge и South Bridge в наборах микросхем VIA, например Р4Х266 (для
Pentium 4) и KT266A/333 (для Atiilon/Duron). Шина V-Link обладает вдвое большей скоростью, чем PCI, и предоставляет выделенный канал для передачи данных.
VMM (Virtual Memory Manager — диспетчер виртуальной памяти). Программа в операционной системе Windows, которая управляет виртуальной памятью.
Volatile memory (энергозависимая память). Память, не сохраняющая данные при выключенном питании. Динамическая память с произвольной выборкой (Dynamic RAM), которая является основной памятью ПК, и статическая память (Static RAM), используемая в кэшпамяти, представляют собой энергозависимую память. См. NVRAM,
VRAM. Специализированный тип памяти для видеосистем. Микросхемы VRAM — это измененные микросхемы видеопамяти DRAM, в которых системному процессору и процессору видеоплаты разрешена параллельная выборка данных. Таким образом, большой объем информации может быстро передаваться между видеоплатой и системным процессором.
VxD (Virtual Device Driver— виртуальный драйвер устройства). Специальный тип драйвера в Windows. Использует привилегированный режим процессора, а также работает с устройствами на низком уровне.
Wait state (режим ожидания). Пауза (или последовательность пауз), добавляемая при выполнении системой какой-либо операции; при этом процессор ожидает ответных данных от ОЗУ или другого системного модуля. Таким образом высокопроизводительный процессор синхронизирует свою работу с более медленными компонентами. Компьютеру, работающему с нулевым режимом ожидания, паузы не нужны, поскольку он использует более быструю память или другие устройства.
Whetstone. Разработанная в 1976 году контрольная задача для моделирования интенсивных арифметических программ, используемых в научных расчетах. Определяет производительность системы без выполнения операций ввода-вывода или системных вызовов. Написана на языке ALGOL. С конца 1980-х годов стали более популярны версии, написанные на языках С и Pascal.
White Book. Стандарт оптических дисков, разработанный компаниями Philips и JVC для хранения видео в формате MPEG.
Wintel. Общее название компьютера с процессором Intel, работающего под управлением операционной системы Microsoft Windows.
Workstation (рабочая станция). Термин, определяющий высокопроизводительный однопользовательский компьютер, как правило предназначенный для выполнения графических, конструкторских или научных работ.
World Wide Web (Web). Основанная на гипертексте графическая информационная система, которая позволяет пользователю получить быстрый доступ к документам, находящимся в Internet.
WORM. Оптическое запоминающее устройство сверхбольшой емкости. Выполнить запись на такой диск можно только один раз. Обычно диск WORM содержит более 200 Мбайт данных.
Х2. Модем компании U.S. Robotics (ЗСот), который поддерживает передачу данных на скорости 56 Кбит/с; реализация стандарта V.90.
х86. Общее обозначение процессоров компании Intel. Несмотря на то что процессоры Pentium, Pentium Pro, Pentium И и Pentium Ш не имеют цифровой нумерации, они все равно являются представителями этого семейства.
Xeon, Фирменное название серверных процессоров Intel, созданных на основе Pentium П/Ш/4. Процессоры Pentium П/Ш Xeon используют Slot 2, в то время как Xeon (эта версия Pentium 4 не имеет цифрового обозначения) использует новый стандарт Socket 602.
Все пртцессоры Xeon отличаются большим объемом кэш-памяти и изощренными схемами адресации оперативной памяти.
XGA. Тип видеоадаптера, впервые представленный IBM 30 октября 1990 года. Поддерживает текстовый и графический режимы. При текстовом режиме поддерживается максимальное разрешение 132x60 символов и 16 цветов; каждый символ представляется матрицей 8x6 пикселей. В графическом режиме поддерживается максимальное разрешение 1 024x768 пикселей н 256 цветов (из 262 144) или 640x480 пикселей и 65 536 цветов.
ХММ (extended Memory Manager— диспетчер дополнительной памяти). Драйвер, который управляет доступом к допол нительной памяти в системах с процессором 286 и выше, например Himem.sys из поставки DOS.
Xmodem. Протокол передачи файлов для модемов со скоростью 300 или 1 200бит/с. Разработай в середине 1970-х годов для компьютеров генерационной системой С Р/М.
XMS (extended Memory Specification — спецификация дополнительной памяти). Разработанный Microsoft стандарт, обеспечивающий доступ приложений реального режима к дополнительной памяти.
Yellow Book. Стандарт оптических дисков, известный как CD-ROM. Последнее расширение этого стандарта— Extended Architecture (ХА).
Ymodem. Протокол передачи данных; представляет собой расширение протокола Xmodem. Данные передаются блоками от 128 до 1 024 байт.
Y-соединитель. Кабель Y-образной формы, преобразующий исходный входной сигнал в два выходных сигнала.
Zero wait states (нулевой режим ожидания). См. Wtiiz state (режим ожидания).
ZIF. Разъем, для вставки микросхемы в который не требуется усилий.
Zmodem. Протокол передачи данных, который пришел на смену Xmodem и Ymodem.
Аббревиатура. Условное сокращение, образованное из первых (или нескольких первых) букв словосочетания. Например, CPU — Central Processing Unit, ЦП — центральный процессор. В данном словаре содержатся толкования аббревиатур, принятых в индустрии ПК.
Аварийное завершение. Непредусмотренное завершение программы или задачи вследствие ошибки или общего сбоя системы.
Авария. Неисправность, которая приводит к остановке работы. Обычно аварийная ситуация возникает из-за неполадок в программном обеспечении. В большинстве случаен можно перезапустить устройство, повторив начальную загрузку. Однако, если авария случилась с головкой накопителя, будет поврежден диск и, возможно, потеряны данные. См. Авария головки.
Авария головки. Довольно редкое явление, когда головки чтения/записи касаются поверхности диска, что вызывает порчу его магнитного слоя.
Автоматическая парковка головок. Энергонезависимый способ парковки головок диска. Автоматически паркуются все головки, приводы которых перемещаются катушками индуктивности.
Автоматический набор номера. Возможность набирать телефонный номер без вмешательства пользователя, реализованная в модеме.
Автоответ. Режим работы модема, при котором последний отвечает на телефонные вызовы автоматически.
Автоответчик. Режим работы модема, при котором выполняется автоматический ответ на поступающие по телефонной линии звонки.
Автоповтор набора номера. Повторный набор номера модемом, если номер был занят или не отвечал. Поддерживается соответствующим программным обеспечением модема.
Адаптер. Устройство сопряжения системы и подсоединенных к ней компонентов.
Адрес порта. Один из системных адресов, используемый компьютером для доступа к устройствам, например к дисковым накопителям или принтеру. При установке адаптера в системный модуль можно указать любой неиспользуемый адрес порта.
Адрес. Местоположение ячейки памяти компьютера, в которую записаны конкретные данные. Также может указывать на место расположения последовательности инструкций в памяти.
Адресат. Устройство, подсоединенное к шине SCSI, которое принимает и обрабатывает команды, переданные другим устройством на шину SCSI, например жесткий диск SCSI.
Адресация всех точек. Режим работы компьютера, при котором управление выводом изображения на экран монитора может выполняться пользователем или программой поточечно.
Адресация логического блока. Используемый SCSI- и IDE-устройствами способ перевода значений цилиндра, головки и сектора в значения, используемые расширенной BIOS. Применяется для устройств емкостью более 528 Мбайт и позволяет BIOS переводить логические параметры диска в параметры, которые может использовать системная BIOS.
Адресная шина. Один или более проводников электрического тока, используемых для передачи кодированного в двоичной системе счисления значения адреса от микропроцессора.
Аккумулятор. Регистр временного хранения, в котором хранится результат выполненной операции.
Активная матрица. Тип экрана портативных компьютеров. Для отображения одного пикселя на экране используется минимум один транзистор. В цветных экранах для отображения красного, зеленого и синего цветов используется три транзистора, по одному на каждый цвет. См. TFT.
Актуатор. Устройство в накопителе для перемещения головок чтения/записи над поверхностью диска. Также известен как “механизм доступа".
Ампер (А). Единица измерения силы электрического тока.
Аналоговая петля. Способ тестирования модема, при котором данные с клавиатуры отправляются в модем, преобразуются в аналоговую форму, передаются приемнику, преобразуются в цифровую форму и отображаются на экране монитора. Теперь их можно сравнить с переданными символами.
Аналоговые сигналы. Непрерывно изменяющиеся электрические сигналы, допускающие бесконечное множества значений. Аналоговые устройства подвержены искажениям и шумам; однако эти сравнительно простые устройства могут использоваться для обработки сложных сигналов. Аналоговым устройствам противопоставляются цифровые, в которых сигнал может принимать ограниченное число значений.
Аналого-цифровой преобразователь. Устройство для преобразования аналогового сигнала в цифровую форму.
Анимация. Процесс отображения нескольких неподвижных изображений для создания эффекта движения.
Антивирус. Программа для обнаружения и удаления вируса из зараженной программы или системы.
Антистатический коврик. Подстилка из специального материала, на которой размещают элементы компьютера при его сборке или разборке, чтобы предотвратить повреждение компонентов статическим электричеством.
Апертурная решетка. Тип теневой маски, используемой в электронно-лучевой трубке. Наиболее распространен в мониторах Trinitron, выпускаемых компанией Sony.
Аппаратная часть. Физические компоненты компьютера: монитор, принтер и тл.
Аппаратура передачи данных. Оборудование, которое используется для передачи данных. Обычно это модем на коммутируемых (телефонных) линиях передачи, который осуществляет и контролирует передачу данных.
Арбитраж. Способ разрешения конфликтов, которые возникают при использовании общей шины между устройствами, присоединенными к ней.
Архивный бит. Единственный бит в байте атрибутов файла, информирующий о создании его резервной копии.
Архитектура DIB (Dual Independent Bus— двойная независимая шина). Технология процессора с двумя независимыми шинами: одна к кэш-памяти второго уровня, а другая к оперативной памяти. Используется в процессорах Pentium Pro, Pentium II и Pentium III.
Асимметричная модуляция. Способ параллельной передачи данных, при которой канал связи разделяется на высокоскоростной и низкоскоростной. При вызове модем, передающий данные, занимает высокоскоростной канал, а модем, принимающий данные, — низкоскоростной. Модемы динамически обмениваются каналами при установленном соединении, если инициатива по передаче данных изменяется.
Асинхронная память. Память, которая работает на частоте, отличающейся (чаще всего меньшей) от частоты работы системной платы.
Асинхронная передача. Передача данных, при которой время на передачу символа может изменяться. В отличие от синхронной передачи, когда синхронизация жестко определена внешиим таймером, при асинхронной передаче принимающий модем отвечает на дополняющие символы начала и окончания передачи.
Атрибут файла. Параметр доступа к файлу, хранящийся в байте атрибутов файла. Файлу могут быть назначены такие атрибуты, как "архивный" (означает, что файл был скопирован), “только для чтения", "скрытый" и “системный".
Байт атрибутов. Байт данных, в котором содержится информация об атрибутах файла.
Байт. Единица измерения объема информации; состоит из восьми битов. В каждом байте памяти с контролем четности хранится дополнительный вспомогательный бит, отвечающий за контроль четности (т.е. за проверку ошибок).
Банк. Группа чипов памяти, образующих единый блок, считываемый процессором за одно обращение. Разрядность блока должна равняться разрядности адресного пространства процессора.
Барабан. Фоточувствительный цилиндр в лазерном принтере, предназначенный для формирования изображения.
Бит. Единица количества информации в двоичной системе счисления. Логические значения — 0 и 1. В физической (электрической) форме представления используются О В и 5 В.
Бит в секунду (бит/с, или bps). Количество двоичных цифр, или битов, передаваемых за одну секунду. Иногда его путают с бодами.
Битовая плотность (Bits Per Inch — BPI). Количество битов на дюйм. Указывает, сколько битов может быть записано на линейный дюйм дорожки. Иногда битовую плотность называют "линейной плотностью" (linear density).
Блок. Последовательность записей, слов или символов, сформированная по техническим или логическим признакам и предназначенная для обращения к ней как к объекту.
Блок питания. Электрическое/электронное устройство, которое поддерживает питание компьютерной системы.
Блок-схема. Логическая структура программы или устройства в графической форме. Полное соответствие физической форме и подробное описание всех компонентов и взаимосвязей не обязательно.
Бод. Единица измерения скорости передачи информации, определяемая количеством дискретных элементов сигнала в секунду. Названа по фамилии изобретателя-телеграфиста из Франции Ж.М.Е. Бодо Q.M.E. Baudot). Хотя технически это и некорректно, но скорость передачи информации в бодах обычно используется для обозначения скорости передачи в битах. Поскольку элемент сигнала можно преобразовать в множество отдельных битов, скорость передачи в битах в секунду обычно отличается от скорости передачи в бодах. Скорость передачи информации 2 400 бод означает, что состояние передаваемого сигнала изменялось 2 400 раз в секунду, что эквивалентно частоте 2 4 00; каждый элемент сигнала может соответствовать нескольким бигам информации. Многие пользователи будут удивлены, если узнают, что модемы на 2 400 и 1 200бит/с передают 600 бод, а модемы на 9 600 и 14 400бит/с — 2 400 бод.
Буфер. Блок памяти для временного хранения информации. Часто используется для промежуточного хранения данных, передаваемых между “медленным" периферийным устройством и быстродействующим компьютером. Бу<]>ер позволяет считывать данные из периферийного устройства или записывать их в него большими порциями, что повышает общую производительность. Вуфер размером х байт обычно содержит последние х байт данных, перемещающихся между периферийным устройством и процессором. Этот способ отличается от кэширования, при котором в буфер добавляется наиболее часто используемая информация, а не последние использованные данные.
Быстродействие. Тактовая частота (измеряемая в МГц), на которой работает процессор.
Ввод данных. Процесс передачи данных в компьютер с клавиатуры, телефона, видеокамеры, другого компьютера, планшета, джойстика и т.д.
Вектор прерывания. В таблице прерываний это указатель на адрес расположения инструкций, которые должны быть выполнены при вызове данного прерывания.
Вектор прерывания. Указатель в таблице, позволяющий определить положение набора инструкций, которые должен выполнить компьютер при возникновении определенного прерывания.
Видеоадаптер. Плата, помещаемая в разъем системной платы, с помощью которой формируется изображение на подключенном к ней мониторе.
Видеопамять. Специальное ОЗУ для видеосистем.
Винчестер. Любой неперемещаемый (стационарно закрепленный) жесткий диск. Такое название получил диск, выпущенный в 1960-х годах компанией IBM, у которого было 30 Мбайт фиксированной и 30 Мбайт перемещаемой памяти. Его цифровое обозначение (30-30) совпало с обозначением популярного нарезного оружия Winchester; с тех пор "винчестером" стали называть любой стационарно закрепленный жесткий диск.
Виртуальная память. Технология, с помощью которой операционные системы загружают в память больше программ и данных, чем она может содержать. Часть программ и данных содержится на диске и постоянно перекачивается обратно в системную память. Программы- приложения “не замечают’’ этого процесса и работают так, как будто им доступен большой объем оперативной памяти.
Виртуальный диск. Область системной памяти (ОЗУ) для хранения данных в формате обычного диска. Применяется для временного хранения промежуточных данных во время работы системы, чтобы увеличить скорость работы с такими данными. В контексте DOS виртуальный диск ничем не отличается от обычного логического диска.
Виртуальный режим. Режим работы, доступный всем процессорам, совместимым с Intel 80386. В этом режиме адресуемая память ограничена 4 096 Мбайт; может поддерживаться одновременная работа индивидуальных, совместимых с реальным режимом, независимых друг от друга программ.
Вирус. Программа, способная подключаться к другим программам (т.е. заражать их). Обычно действие вируса приводит к нежелательным последствиям.
Витая пара. Два изолированных медных провода, скрученные или обвитые один вокруг другого для уменьшения наводок от других проводов кабеля. Существует два типа витой пары: неэкранированная и экранированная. Неэкранированная витая пара обычно используется в телефонных кабелях и слабо защищена от помех. Экранированная витая пара используется в локальных сетях и там, где защита от электрических помех важна. С витой парой работать легче, чем с коаксиальным кабелем, и она дешевле.
Внешнее устройство. Устройство, подключаемое вне корпуса компьютера.
Внутренние команды. Команды DOS, содержащиеся в файле Command. com. Для их выполнения загружать дополнительные файлы не требуется. В качестве примера можно привести команды Dir и Сору.
Внутренний накопитель. Накопитель на диске или ленте, встроенный в корпус компьютера.
Временный диск. Диск, на котором нет нужной информации и который может использоваться при тестировании.
Временный файл. Файл, который создается выполняемой программой для временного хранения данных.
Время выбора дорожки. Время, затрачиваемое головками чтения/записи для педгемеще- ния с одной дорожки на другую.
Время доступа. Время, прошедшее с момента запроса информации до момента его выполнения. Для микросхем памяти составляет наносекунды, для жестких дисков — миллисекунды.
Время позиционирования. 1. Среднее время, необходимое дисковому устройству для перемещения головки вдоль одной трети общего количества цилиндров. 2. Среднее время, необходимое для перемещения головки от одного случайно выбираемого цилиндра к другому.
Время стабилизации. Время, затрачиваемое головками чтения/записи на гашение вибрации после перемещения на новую дорожку.
Встроенные программы. Программное обеспечение, содержащееся в ПЗУ.
Встроенные серводанные. Магнитные отметки, установленные между дорожками или внутри них на дисковых накопителях. Позволяют приводу более точно позиционировать головки чтения/записи.
Вывод данных. Процесс передачи данных на устройство передачи или отображения информации, например на монитор, принтер или модем.
Вывод. Процесс пересылки информации на компьютере (например, с жесткого диска на видеоадаптер, принтер или модем).
Выделенная линия. Телефонная линия для соединения компьютеров или терминалов на ограниченной территории, например в одном здании.
Выделенная поверхность для управления перемещением. В накопителях на жестких дисках это сторона одной из пластин, используемая для серводанных, которые необходимы для правильной установки головок чтения/записи.
Высокий уровень. Значение напряжения цифрового сигнала, соответствующее логической единице.
Высокоуровневое форматирование. Проверка диска на наличие дефектов и другие операции по подготовке диска к хранению информации. Форматирование накопителя, выполняемое DOS-программой Format. Как правило, при этом создается корневой каталог и таблица размешения файлов. См. Format.
Газоплазменный дисплей. Дисплей, используемый в портативных системах, который формирует изображение, подсвечивая газ (как правило, неон или аргон-неоновую смесь) под воздействием электрического напряжения. Поскольку газоплазменные дисплеи сами излучают свет, они не нуждаются в задней подсветке.
Гальванизированная поверхность. Основа жесткого диска со слоем тонкой металлической пленки (гальванического покрытия), на поверхность которой записываются данные.
Герц (Гц). Международная единица измерения частоты, указывающая, сколько циклов процесса повторяется за одну секунду.
Гиби (gibi). Множитель, обозначающий 1 073 741 824.
Гибибайг (Ги) (gibibyte (Gi)). Единица измерения, равная 1073 741824 байт. Раньше данная единица измерения называлась двоичным гигабайтом. См. также Гигабайт и Килобайт.
Гига... (Г). Префикс, обозначающий один миллиард (1 000 000 000). Для количества байтов памяти значение множителя изменяется на 1073 741 824. Например, один гигабит эквивалентен 1 000 000 000 бит, а один гигабайт — 1 073 741 824 байт.
Гигабайт (Гбайт). Объем информации, равный 1073 741 824 байт.
Гипертекст. Способ быстрого перемещения между большими документами и в пределах одного документа. Гипертекстовые связи представляют собой указатели на разделы внутри одного документа, на другие документы или ресурсы.
Глубина цвета. Количество битов, используемых для описания цвета на экране компьютера. Например, глубина цвета, равная двум, означает, что монитор может отображать только черные и белые пиксели, четырем — 16 различных цветов, восьми — 256 цветов и т.д.
Головка. Маленькое электронное устройство внутри накопителей на дисках, предназначенное для чтения, записи и удаления информации.
Горячая перезагрузка. Программная перезагрузка системы, а не выключение и повторное включение питания.
Графический акселератор. Видеопроцессор или набор микросхем, специально предназначенный для увеличения скорости отображения и отрисовки графических объектов на экране монитора.
Данные. Набор фактов, обрабатываемый как информационное сообщение. Графическое или текстовое представление фактов, концепций, букв, символов или инструкций, используемых для коммуникации или обработки.
Двоичная синхронная передача. Протокол связи, разработанный IBM для управления устройствами, требующими синхронизации. Протокол определяет операции, необходимые на уровне канала связи, и задает формат блока данных, которыми модемы обмениваются по телефонной линии.
Двоичная система счисления. Система, в которой значения выражаются комбинациями цифр 0 и 1. Также называется бинарной.
Двунаправленная линия. Линия связи (шина данных или телефонная линия), по которой данные могут передаваться в обоих направлениях. Также может означать способность принтера печатать как справа налево, так и слева направо.
Дефектный сектор. Сектор диска, на котором не может храниться информация из-за механического дефекта или повреждения метки форматирования.
Дефрагментация- Процесс реорганизации информации на носителе, в результате которого файлы размещаются в последовательных секторах на смежных дорожках.
Децибел (дБ). Логарифмическое измерение отношения между двумя величинами мощности, напряжения, интенсивности звука и др. Коэффициент сигнал/шум также выражается в децибелах.
Джойстик. Устройство ввода, используемое в основном в компьютерных играх. Позволяет изменять положение объекта в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также имеет кнопки для активизации других функций.
Диагностическая программа. Программа для проверки функционирования компьютерной системы. Позволяет обнаружить неисправность системы и определить ее причину.
Динамическая прочность. Уровень (обычно измеряемый в единицах измерения веса), представляющий величину удара, который может выдержать диск. Обычно приводятся величины для работающего и выключенного диска.
Динамический обмен данными. Способ обмена данными между программами и устройствами, используемый Microsoft Windows. Эта технология была улучшена благодаря использованию OLE (Object Linking and Embedding).
Динамическое исполнение. Технология, позволяющая процессору динамически предсказывать порядок инструкций и выполнять их в той очередности, которая способствует повышению производительности.
Динамическое ОЗУ. Тип компьютерной памяти, более дешевый по сравнению с другими типами памяти, поскольку в ее микросхемах для хранения одного бита информации достаточно одного транзистора и конденсатора. Конденсатор должен перезаряжаться каждые 15 мс или около того (сотни раз в секунду). Динамическое ОЗУ является стираемой памятью, т.е. при отключении питания или без регулярных циклов обновления записанная информация будет потеряна.
Дискета. Гибкий диск. Установленный на гибком основании и покрытый магнитным веществом диск, который вращается внутри защитного чехла; головки чтения/записи контактируют с его поверхностью.
Дисковод. Механическое устройство для работы с дискетами.
Диспетчер расширенной памяти. Драйвер, обеспечивающий программную связь с расширенной памятью. Такие драйверы, как правило, создаются для конкретных плат расширенной памяти, но могут использовать возможности управления памятью на 386-м или более мощном процессоре для эмуляции расширенной памяти. Файл Emm386.exe является примером такого драйвера, поставляемого с DOS.
Диспетчер шины. Устройство, которое, будучи подсоединенным к шине (MCA, EISA, VLB или PCI), повышает ее производительность при решении определенных задач.
Дисплей двойного сканирования. Менее качественный, но более экономичный тип цветного жидкокристаллического монитора. Конструктивно представляет собой массивы транзисторов, расположенных по осям X и Y. Количество транзисторов обеспечивает разрешение экрана.
Дифференциальная передача. Способ передачи электрических сигналов при соединении, когда для приема-передачи используется одна пара проводов. В большинстве случаев дифференциальные сигналы настраиваются таким образом, что по каждому проводу в противоположных направлениях протекает ток. В некоторых системах для передачи сигнала используется только один провод, а другой применяется в качестве общего провода, подсоединенного к корпусу. Дифференциальные сигналы более устойчивы к шумам и перекрестным помехам по сравнению с другими сигналами.
Длина слова. Количество битов символьных данных без учета битов контроля четности и старт-стоповых.
Дополнительная (extended) память. Память за переделами первого мегабайта, напрямую адресуемая процессорами 286 и выше. Адресация может выполняться только в защищенном режиме.
Дополнительная плата. См. Плата расширения.
Дополнительный раздел. Незагрузочный раздел DOS. Начиная с версии DOS 3.30, программа FDISK может создавать два раздела, которыми будет управлять DOS: основной и дополнительный (последний может содержать 23 тома — от D до Z).
Дополняющее архивирование. Архивирование новых или измененных с момента предыдущего архивирования файлов.
Дорожка. Одна из концентрических окружностей на поверхности диска, на которой хранятся данные. Состоит из одной намагниченной кривой и разбита на секторы по 512 байт каждый.
Доступная память. Память, которая в настоящее время не используется операционной системой, драйверами или приложениями.
Драйвер. Программа, разработанная для создания интерфейса между устройством и операционной системой или другим программным обеспечением.
Драйвер устройства. Программа, обеспечивающая интерфейс между каким-либо устройством и операционной системой или любой другой программой.
Дуплекс. Способ работы канала связи, при котором сигналы передаются в обоих направлениях одновременно.
Жесткий диск. Устройство хранения данных, имеющее очень высокую емкость и характеризующееся фиксированным жестким основанием. Основой для жестких дисков обычно является алюминий или керамика.
Загрузка. Процесс помещения программы в память компьютера.
Загрузочный вирус. Вирус, расположенный в загрузочном секторе; активизируется при включении компьютера. Удаляется практически всеми антивирусными программами.
Загрузочный сектор (boot sector). Сектор, в котором описаны основные параметры диска DOS и расположены инструкции для загрузки файлов операционной системы.
Загрузочный сектор главного раздела. Первый сектор на жестком диске, который содержит информацию о главном разделе и загрузочный код.
Запоминающее устройство. Устройство или носитель для ввода, хранения и считывания информации. То же самое, что и память.
Запястно-кистевой туннельный синдром. Болезненное повреждение руки. Это название было получено от названия узкого туннеля в запястье, соединяющего кости и сухожилия. Чрезмерно на пряже иные сухожилия могут распухнуть и сжать средний нерв, служащий для передачи импульсов между рукой и мозгом. Это может стать причиной потери чувствительности, слабости, зуда и жжения в пальцах и руке.
Затенение BIOS. Копирование BIOS в более быстродействующее ОЗУ; обычно выполняется в процессе запуска или загрузки. Это позволяет системе получать доступ к коду BIOS без дополнительных стадий ожидания, необходимых для более медленных микросхем ПЗУ.
Защита от записи. Специальный переключатель на носителях съемных устройств, установка которого в определенное положение не позволит записать данные на этот носитель.
Защита от копирования. Программное или аппаратное средство, предназначенное для предотвращения нелегального копирования программ.
Защищенный режим. Режим, доступный во всех процессорах Intel, за исключением 8086 и 8088. В этом режиме адресация памяти расширяется до 16-4 096 Мбайт, а для предотвращения сбоев программного обеспечения устанавливаются уровни защиты.
Звук. Звуковой сигнал, например из динамика компьютера. Во многих диагностических тестах используются и визуальные (экранные) сообщения, и звуковые сигналы.
Звуковые частоты. Частоты, которые улавливает человеческое ухо (в среднем — от 20 до 20 000 Гц).
Зона парковки. Неиспользуемые дорожки диска, на которые могут опускаться головки чтения/эаписи при отключении питания.
Иерархия объектов. Явление в графических программах, состоящее в том, что два или больше объектов связаны и один из них перемещается в зависимости от другого. Также известно как иерархия "отец-сын”. Иерархия объектов позволяет аниматорам контролировать перемещение сложных фигур.
Имитация градаций серого. Создание большего числа цветов и уровней яркости заданной цветовой палитры.
Имя файла. Имя, присвоенное файлу на диске. Имя файла DOS должно состоять максимум из восьми символов и завершаться грехсимвольным расширением. Для Windows 95 длина имени может достигать 255 символов.
Индикатор доступа. Светодиод на передней панели устройства или системы, отображающий процесс считывания или записи данных этим устройством.
Инициатор. Устройство, подсоединенное к шине SCSI и посылающее по ней команды другому устройству (получателю). Основной адаптер SCSI вставляется в системную шину и является примером инициатора SCSI.
Инструкция. Команда программы, указывающая компьютеру, что он должен делать в конкретной операции.
Интерпретатор. Программа-транслятор для языка высокого уровня, которая транслирует и выполняет программу по одному оператору. Интерпретируемая программа выполняется медленнее откомпилированной, кроме того, в память всегда должен быть загружен интерпретатор.
Интерпретатор команд. Программа операционной системы, которая управляет оболочкой компьютера или пользовательским интерфейсом. Интерпретатор команд в MS-DOS — Command .com, а в Windows — Win.com.
Интерфейс. Коммуникационное устройство (или протокол), позволяющее одному устройству взаимодействовать с другим. Устанавливает соответствие между выходом одного устройства и входом другого.
ИС (интегральная схема). Завершенная электронная схема.
Источник бесперебойного питания (UPS). Устройство, поддерживающее подачу питания на компьютер даже при его отключении от сети. Встроенные батареи постоянно подзаряжаются от сети.
Кабель данных. Кабель для передачи данных.
Канал. Путь, по которому могут передаваться сигналы.
Картридж SEC (Single Edge Contact). Корпус процессоров Intel, на котором, кроме процессора, установлена кэш-память второго уровня. Помещается в разъемы системной платы, называемые Slot 1 и Slot 2.
Каталог. Место на диске, где хранятся имена и параметры группы файлов, которое обслуживается как таблица состояния этих файлов. Здесь содержатся имена файлов, разме-
ры, атрибуты (системный, скрытый, только для чтения и т.д.), дата и время создания, указатель на начало расположения файла на диске. Каждый элемент каталога занимает 32 байта.
Керамическая подложка. Тонкая, плоская керамическая пластинка, на которой создается интегральная схема.
Киби (kibi). Множитель, обозначающий 1 024. Ему соответствует аббревиатура Ki (Ки). См. также Гиби (gibi).
Кило... (к). Префикс, обозначающий одну тысячу (1 000). Для представления количества байтов в памяти это значение изменяется на 1 024, Например, один килобит равен 1 000 бит, а один килобайт — 1 024 байт.
Килобайт (Кбайт). Блок информации, равный 1 024 байт.
Клавиатура QWERTY. Стандартная клавиатура пишущей машинки или компьютера, на которой символы Q, W, Е, R, Т и Y находятся в верхнем ряду буквенных клавиш.
Клавиатура Дворака. Разработанная Августом Двораком (August Dvorak) клавиатура, запатентованная в 1936 году и включенная в ANSI в 1982 году. Обеспечивает увеличение скорости и больший комфорт, а также снижает количество ошибок за счет размещения чаще всего используемых букв (латинских) в центре клавиатуры. Нагрузка на пальцы и неудобства снижены более чем на 90% по сравнению с обычной клавиатурой QWERTY. На клавиатуре Дворака пять клавиш, соответствующих гласным буквам (А, О, Е, U и I), размещены в центральном ряду под пальцами левой руки, а пять клавиш с чаще всего используемыми согласными буквами (D, Н, Т, N и S) — под пальцами правой руки.
Клавиатурный макрос. Последовательность нажатий клавиш, которая вызывается после нажатия одной клавиши.
Кластер. Группа секторов диска, формирующих один блок информации на диске для операционной системы. Размер кластера устанавливается при форматировании диска.
Клиент/сервер. Тип сети, в которой каждый компьютер может выступать в роли клиента или сервера, тем самым получая или предоставляя доступ к своим ресурсам.
Клон. PC-совместимый компьютер, выпущенный сторонней фирмой. В этих компьютерах используется семейство процессоров 80x86 компании Intel.
Ключевая дискета. Дискега, которая должна быть вставлена в дисковод перед запуском программы, защищенной от несанкционированного копирования.
Коаксиальный кабель. Кабель, состоящий из центральной жилы и окружающей ее экранирующей оплетки. По такому кабелю можно передавать данные в довольно широком диапазоне частот, он устойчив к помехам и дорого стоит по сравнению с другими типами кабелей. Коаксиальный кабель используется во многих системах локальных сетей, например в Ethernet и ARCnet.
Код Бодо. Пятиразрядный код, используемый во многих системах передачи данных, включая телетайп (ТГУ), радиотелетайп (RTTY) и телекоммуникационные устройства для глухих (TDD). Код Бодо несколько раз пересматривался и расширялся.
Кодирование. Процесс подготовки данных для передачи или хранения.
Кодирование MFM (modified frequency modulation — модифицированная частотная модуляция). Метод кодирования данных на поверхности диска. При кодировании бита информации используются данные о кодировании предыдущего бита. В настоящее время используется только при записи данных на гибких дисках, так как обеспечивает меньшую плотность данных, чем другие алгоритмы кодирования, такие, как RLL. См. также Кодирование RLL
Кодирование RLL (run-length limited — ограничение длины поля записи). Тип кодирования, основной принцип которого заключается в ограничении расстояния (длины поля записи) между изменениями направления магнитного поля на пластине жесткого диска. Суще-
ствует несколько вариантов кодирования RLL, хотя широко используются лишь два аз них. Метод кодирования (1,7) RLL позволяет увеличить емкость накопителя на 30% по сравнению с методом кодирования MFM, в то время как кодирования (2,7) RLL — на 50%. В настоящее время наиболее популярным среди всех методов кодирования RLL является именно метод (2,7) RLL. Большинство жестких дисков с интерфейсом IDE, ESDI и SCSI поддерживают один из вариантов кодирования RLL.
Кодирование методом Хаффмана (Huffman coding). Алгоритм, который позволяет уменьшить среднее количество байтов, необходимое для представления символов в тексте. При этом короткие коды назначаются часто встречающимся, а длинные — редко встречающимся символам в конкретном тексте.
Коллизия. В локальной сети одновременная передача данных двумя компьютерами, приводящая к потере пакетов.
Команда. Инструкция, которая сообщает компьютеру о каком-то действии.
Командный файл. Файл со списком команд DOS. Специальный командный файл Autoexec.bat выполняется DOS при каждой загрузке системы. Все командные файлы DOS имеют расширение .bat.
Компилятор. Программа, транслирующая программный код, написанный на языке программирования высокого уровня, в эквивалентный код на машинном языке. Результат называется объектным кодом.
Компрессия данных. Математический способ обработки данных в файле для сокращения размера файла. Существует два типа компрессии: с потерями и без потерь. Компрессия с потерями удаляет некоторые исходные (несжатые) данные, необходимые для реконструкции файла, и нормально используется только для звуковых файлов и файлов изображений, когда допускаются незначительные потери. Компрессия без потерь полностью восстанавливает исходный файл.
Компьютер. Устройство, способное принимать данные, выполнять над ними указанные операции и выводить полученные результаты.
Конвергенция (сведение лучей). Способность цветного монитора фокусировать три цветных луча в одной точке экрана. Недостаточная конвергенция является причиной размытости символов на экране и может вызывать головную боль и переутомление глаз.
Конденсатор. Устройство из двух металлических пластин, разделенных изоляционным материалом. Конденсатор предназначен для сохранения электрического заряда.
Консоль, Прибор для связи компьютера с пользователем.
Контроллер удаленного доступа. Программа в операционной системе Windows Эх, которая эмулирует сетевую карту из модема. Используется для удаленного подключения к локальным сетям и Internet.
Контроллер. Электронное устройство, которое управляет другим устройством, например жестким диском, а также поддерживает обмен данными между этим устройством и компьютером.
Контроль ошибок. Способы проверки достоверности принимаемой информации. Протоколы контроля ошибок V.42, MNP и И ST при их обнаружении повторно передают ошибочный блок данных.
Контрольная сумма (checksum). Технический прием для определения достоверности пакета данных. В пакете последовательность двоичных цифр складывается, и результат или младшая его часть сравнивается с ожидаемым числом.
Конфигурационный файл. Файл, входящий в пакет программного обеспечения, в котором записаны различные установки этого пакета.
Корневой каталог. Основной каталог на жестком или гибком диске. Имеет фиксированный размер и местоположение для конкретного дискового тома и не может, подобно подкаталогу, динамически изменять размер.
Коэрцитивная сила. Сила магнитной энергии, измеряемая в эрстедах. Высокая коэрцитивная среда записывающих дисков требует больших записывающих токов.
Крах системы. Ситуация, при которой компьютер блокируется и отказывается работать без перезагрузки. Обычно это происходит из-за некачественного программного обеспечения. Если при этом не вышел из строя жесткий диск, то других неполадок с устройствами быть не должно.
Кривая Безье (Bezier). Математический метод описания кривой. Часто используется для рисования сложных фигур в программах CAD (Computer-Aided Design — автоматизированное проектирование).
Курсор. Маленькая мигающая черточка иа экране, указывающая на позицию, в которой будет выводиться информация, вводимая с клавиатуры.
Кэш. Интеллектуальный буфер. С помощью специальных алгоритмов в кэш помещаются часто используемые данные, которые перемещаются между "медленным" периферийным устройством и быстродействующим процессором.
Кэш 11 (кэш-память первого уровня). Память, встроенная в ядро процессора 486 и выше. См. Кэш.
Кэш 12 (кэш-память второго уровня). Память, расположенная вне процессорного ядра; обычно имеет больший объем по сравнению с кэш-памятью первого уровня. Изначально устанавливалась на системной плате для процессоров 386, 486 и Pentium и на картридже процессоров Pentium Pro, Pentium II/II1 и Athlon. В современных процессорах Socket 370, Socket А и других кэш второго уровня содержится в ядре процессора и работает на его полной частоте. См. Кэш.
Кэш 13 (кэш-память третьего уровня). Память, расположенная вне процессорного ядра. Сейчас компания Intel выпускает процессоры Itanium и Itanium 2, оснащенные кэшем L3. В зависимости от модели процессора, объем кэша L3 составляет 2 или 4 Мбайт, а работает кэш-память на частоте процессора. Если кэш-память L2 расположена на системной плате, например на Super Socket 7 для Pentium и Pentium-совместимых процессоров, кэш L2 становится кэшем L3 при установке процессора с интегрированной кэш-памятью L2, например AMD Кб-III. Кэш-память, интегрированная на системной плате, работает на частоте шины FSВ, которая намного меньше частоты работы процессора. См. Кэш.
Кэш-память. Память для хранения часто используемых данных ОЗУ.
Лазерный принтер. Тип принтера, в котором объединены электростатическая копировальная машина и компьютерный принтер. Выходные данные с компьютера преобразуются в растровый формат, подобный набору точек экрана. Сформированное растровое изображение с помощью лазера отображается на барабане, который имеет позитивный электростатический заряд. В подсвеченных лазером точках барабан разряжается. После этого краситель, который также имеет положительный заряд, прилипает к барабану в разряженных точках. Вращаясь, барабан переносит краситель на отрицательно заряженный лист бумаги. Затем другой барабан нагревает бумагу, что закрепляет краситель.
Литий-ион. Тип батарей для портативных компьютеров. Эти батареи обеспечивают достаточную мощность для работы самых современных и очень нагруженных систем. Но, в отличие от батарей NiMeH и NiCd, их можно использовать только в специально разработанных для них системах.
Логическая (булева) операция. Любая операция, в которой каждый операнд и результат принимают одно из двух допустимых значений.
Логический диск. Устройство-спецификатор диска DOS (например, С или D) в версиях 3.3 и выше. Одно физическое устройство может быть представлено как несколько логических, каждое из которых будет иметь собственный спецификатор.
Локальная сеть. Соединение двух и более компьютеров в сеть с помощью сетевых адаптеров.
Локальная шина. Шина, подсоединенная к процессору напрямую и работающая со скоростью передачи данных процессора.
Лэптоп (laptop). Самые большие портативные системы. Типичный лэптоп весит больше 3 кг и имеет размер 9x12x2 дюймов (около 23x30x5 см); появление на рынке экранов больших размеров неизбежно приведет к увеличению размеров портативных компьютеров. Будучи когда-то самыми маленькими компьютерами, сегодня лэптопы становятся суперсовременными машинами, по своим возможностям и производительности сравнимыми с настольными системами.
Магнитооптическая запись. Запись на стираемый оптический диск, которая использует лазер для нагревания поверхности диска, чтобы магнит мог выполнить определенное воздействие.
Магнитооптические устройства. Устройства, которые объединяют магнитные и оптические свойства хранения информации.
Маршрутизатор. Компьютерная система, которая пересылает сообщения из одной локальной сети в другую. Может выбирать оптимальный маршрут в зависимости от на1рузки линии, скорости передачи и стоимости сети.
Матричный принтер. Принтер, печатающий символы, состоящие из точек. Для каждого символа отводится одно знакоместо, в которое пропечатывается его образ, представляемый определенным набором иголок из матрицы.
Машинный язык. Шестнадцатеричный программный код, который понимает и может выполнять компьютер.
МГц, Единица измерения, обозначающая частоту колебаний, равную одному миллиону циклов в секунду.
Мега... (М). Префикс, обозначающий один миллион единиц (1000 000). Один мегабайт равен 1000 000 байт, а один мебиьайт — 1048 576 байт.
Мегабайт (Мбайт). Объем информации, равный 1 000 000 байт.
Метка тома. Идентификатор или имя диска длиной до 11 символов.
Механизм доступа. См. Актуатор.
Микро... (мк). Префикс, обозначающий одну миллионную долю (1/1000 000 или 0,000 001).
Микропроцессор. Интегральная схема с закодированными инструкциями, которые она может выполнять.
Микросекунда (мкс). Единица измерения времени, равная одной миллионной доле секунды (1/1 000 000 или 0,000 001).
Милли... (м). Префикс, обозначающий одну тысячную долю (1/1000 или 0,001).
Миллисекунда (мс). Единица измерения времени, равная одной тысячной доле секунды.
Многозадачность. Выполнение нескольких программ одновременно.
Многопользовательская система. Система, в которой несколько компьютерных терминалов используют одно центральное процессорное устройство.
Мобильный модуль. Тип конструктивного исполнения процессоров Pentium и Pentium II для портативных компьютеров.
Модель OS1 (Open System Interconnection). Многоуровневое представление стека компьютерной сети; впервые была предложена Международной организацией по стандартизации в 1980 году.
Модем (модулятор-демодулятор). Устройство, преобразующее цифровой сигнал от компьютера в аналоговый, который можно легко передавать по телефонной линии, и наоборот.
Модуль. Единица, содержащая завершенную схему или подсхему.
Мост. В локальных сетях устройство для связи между двумя подобными сетями. Также этот термин используется в аппаратном обеспечении.
Мультимедиа. Набор аппаратных и п[юграммных компонентов, которые значительно изменяют и расширяют возможности компьютера.
Мышь. Устройство ввода, разработанное Дугласом Энгельбартом (Douglas Engelbart) в Исследовательском центре Стенфордского университета в 1963 году и популяризированное компанией Xerox в 1970 году. Конструктивно мышь состоит из шарика и механизма отслеживания горизонтального и вертикального перемещения, а также двух или трех кнопок. В настоящее время мышь (или подобное устройство) является неотъемлемой частью любого компьютера.
Набор микросхем (chipset). Одна или несколько микросхем, совмещающих в себе функциональность нескольких устройств, например системный таймер, контроллер шины, контроллер клавиатуры и т.д.
Набор символов. Все буквы, цифры и знаки, которые компьютер может использовать для представления данных. Стандартный набор ASCI содержит 256 символов, каждый из которых представлен двоичным числом от 1 до 256.
Накопитель. Механическое устройство, которое управляет хранением данных.
Накопитель CD-ROM. Устройство, с помощью которого можно считывать данные с компакт-диска.
Накопитель Jaz. Самый распространенный тип съемных устройств, представляющий собой магнитный жесткий диск в пластиковом корпусе. Разработан компанией Iomega; в настоящее время существуют картриджи объемом 1 и 2 Гбайт.
Накопитель Zip. Устройство для хранения данных на 3,5-дюймовых дискетах емкостью 100 Мбайт, разработанное компанией Iomega.
Накопитель половинного размера. Накопитель высотой 1,625 дюйма, шириной 4-5,75 дюйма и длиной 4-8 дюймов.
Нано... (н). Префикс, обозначающий одну миллиардную долю (1/1000 000 000 или 0,000 000 001).
Наносекунда (нс). Единица измерения времени, равная одной миллиардной доле секунды.
Направляющие. Пластиковые полоски, которые прикрепляются к боковым панелям дискового устройства, помещающегося в IBM АТ, и фиксируют его.
Настольный компьютер. Персональный компьютер, который устанавливается на столе.
Начальная страница. Первая страница Web (документ Web), которая связана с конкретным пользователем или организацией. Доступ к другим страницам в документе можно получить через связь с начальной страницей.
Начальный кластер. Номер первого кластера файла; указывается в каталоге после имени файла.
Немодулированная передача. Передача цифровых сигналов на ограниченное расстояние; используется в локальных сетях ARC net и Ethernet.
Непрерывность. В электронике этот термин используется для обозначения непрерывной магистрали. Протестировать на непрерывность означает определить, является ли проводник непрерывным (омметр должен показывать около 0 Ом). Бесконечное сопротивление означает разрыв.
Несущая. Непрерывный сигнал, который можно модулировать или на который можно воздействовать другим информационным сигналом. Эталонный сигнал применяется для передачи или приема данных. Часто этот сигнал используется в подключенном к компьютеру модеме для связи по телефонной линии.
Низкий уровень. Значение напряжения цифрового сигнала, соответствующее логическому нулю.
Низкоуровневое форматирование. Форматирование, которое на поверхности диска разбивает дорожки на секторы. Помещает до и после каждого сектора идентифицирующую его информацию, а также заполняет каждый сектор пустыми данными (обычно шестнадцатеричным числом F6). Устанавливает interleave, а также отмечает дефектные дорожки, помещая в каждый их сектор знак неправильной контрольной суммы.
Никель-кадмиевые (NiCd). Тип батареи в портативных системах; сейчас применяются редко, поскольку их жизнь коротка, да к тому же они очень чувствительны к неправильным условиям зарядки и разрядки. Пока батарея не используется, она очень долго сохраняет заряд, но если ее не полностью разрядить перед перезарядкой или зарядить с излишком, время ее жизни существенно сокращается.
Никель-металл-in др идные (NiMeH). Батареи для портативных систем, более дорогие, чем никель-кадмиевые, но и время их жизни примерно на 50% больше, к тому же они менее чувствительны к условиям зарядки и разрядки. Но, в отличие от никель-кадмиевых, они не могут так долго хранить заряд, находясь в неработающем состоянии, и не выдерживают большого количества перезарядок. Такие батареи используются в большинстве недорогих портативных систем.
Ноутбук (notebook). Наименьший тип портативных систем, приблизительно равный по размерам средней книге.
Нуль-модем. Последовательный кабель, предназначенный для соединения двух устройств передачи данных (компьютер, модем и т.д.).
Оболочка. Пользовательский интерфейс любой программы. Стандартной оболочкой для DOS является Command.com.
Обратная совместимость. Разработка программного или аппаратного обеспечения для работы с предыдущими версиями подобного программного или аппаратного обеспечения.
Общий контакт. Контакт, замкнутый на корпус (заземленный) или на общую линию. Если это провод, то он окрашивается в черный цвет.
Оверклокинг (overclocking). Процедура запуска процессора на частоте, большей, чем указана на его корпусе. Выполняется путем установки соответствующих перемычек на системной плате. Может привести к перегреву и выходу из строя процессора.
Оверлей. Часть программы, загружаемая в память только при необходимости.
ОЗУ. Оперативное запоминающее устройство.
Операционная система. Набор программ для управления компьютером. Выполняет низкоуровневые операции обмена данными между компьютером и периферийными устройствами, а также получает и обрабатывает информацию, поступающую с клавиатуры. Примерами операционных систем являются DOS и Windows.
Оптический диск. Диск, при работе с которым используется оптическая технология.
Основная память. Количество доступной для операционной системы и приложений оперативной памяти в пределах первого мегабайта, доступ к которой осуществляется в реальном режиме ]>аботы процессора.
Основной раздел. Раздел DOS, который может быть загрузочным. См. Дополнительный раздел.
Открытая архитектура. Система, которая описывается спецификациями, позволяющими создавать ее многим производителям, например PC (в отличие от Macintosh).
Оцифровывание. Преобразование аналогового сигнала в цифровой, который может быть сохранен в виде компьютерной информации. Преобразование аналогового сигнала в цифровой и обратно выполняется с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП).
Падение головок. Довольно редкое явление, когда головки чтения/записи касаются поверхности диска, что вызывает его порчу и потерю данных. См. Авария головки.
Память EDO. Специальный тип микросхем оперативной памяти.
Память. Любой компонент компьютерной системы, хранящий информацию.
Панель. Отсек в компьютере, открывающийся для вставки дисковода.
Папка. Файловая папка в графическом пользовательском интерфейсе, в которой содержатся документы (текстовые и графические файлы), приложения и другие папки. Аналогична каталогу DOS.
Параллельная передача. Метод пересылки данных, при котором биты перемещаются по параллельным электрическим проводникам одновременно, например восемь проводников для 8-битовых символов.
Паритет. Метод проверки ошибок, при котором дополнительный бит отображает количество единиц в пересланном символе (четное или нечетное). При использовании этого метода бит паритета добавляется к каждому пересланному символу. Значение бита — 1 или 0; общее количество единиц в символе может быть четным или нечетным, в зависимости от типа используемого паритета.
Парковка головок. Процедура, при которой головки чтения/записи перемещаются на неиспользуемые дорожки, где их падение или любой другой сбой не приводит к потере данных.
Паркующая программа. Программа, которая выполняет установку головок накопителя на дальние цилиндры или же в зону парковки, сводя к минимуму потенциальные потери данных при перемещении диска.
Пассивная матрица. Еще одно название дисплея двойного сканирования в портативных компьютерах.
Передача данных, 1. Процесс обмена данными через электронные средства сообщения. 2. Тип соединения между компьютерами и терминалами, используемого для обмена данными.
Перезагрузка. Процесс перезапуска компьютера и повторной загрузки операционной системы.
Перезапись. Запись данных поверх имеющихся, которая приводит к стиранию предыдущих данных.
Переключение кодовой страницы. Способность DOS версий 3.3 и выше изменять набор символов, выводимых на экран или другое устройство отображения. Используется преимущественно для поддержки символов языков, отличных от английского.
Периферийные устройства. Устройства в компьютерных системах, которые являются дополнением к компьютеру (например, дисковые накопители, терминалы и принтеры).
ПЗУ. Постоянное запоминающее устройство. Тип памяти, в которой содержатся значения, зафиксированные навсегда. Используется для хранения важных программ или данных, которые должны быть доступны компьютеру при включении питания.
Пиксель. Минимальный элемент изображения на экране дисплея. Также называется точкой.
Плата акселератора. Дополнительная плата, позволяющая повысить производительность компьютера. См. Графический акселератор.
Плата контроллера. Адаптер, управляющий электроникой одного из устройств, например жесткого диска. Первоначально размещался в одном из слотов компьютера.
Плата расширения. Плата, помещаемая в разъем расширения и обеспечивающая доступ к дополнительному оборудованию или добавляющая новые свойства, которые ранее не поддерживались системной платой.
Плата. Печатная схема, сформированная из электронных компонентов. Обычно предназначена для вставки в разъем. Иногда плату называют адаптером.
Плотность. Мера (коэффициент) упаковки данных на определенном участке среды хранения.
По умолчанию (default). Установки, которые используются в том случае, если не были заданы другие параметры. Например, если в DOS ввести команду DIR, не задавая конкретного устройства, система будет предполагать, что вы хотите использовать устройство, указанное по умолчанию.
Подкаталог. Каталог, находящийся в другом каталоге.
Позиционирование головок. Перемещение головок чтения/записи дискового накопителя к конкретной дорожке.
Покрытие носителя. Нанесенное на жесткий диск покрытие из оксида железа.
Полная резервная копия. Резервная копия всей информации, содержащейся на жестком диске, включая структуру каталогов.
Полное архивирование. Процедура, в результате которой создается архив всей информации на жестком диске, включая структуру дерева каталогов.
Полноразмерный накопитель. Накопитель высотой 3,25", шириной 5,75" и длиной 8".
Полутон. Темные точки различных размеров для передачи тоновых рисунков (например, фотографий). Применяется при печати газет, журналов и книг. Разная плотность черных точек соответствует различным оттенкам серого цвета (полутонам).
Получатель. Подсоединенное к шине устройство SCSI, которое принимает и обрабатывает команды, переданные на эту шину другим устройством (инициатором). Пример такого получателя — жесткий диск SCSI.
Порт. Разъем подсоединения внешнего устройства к адаптеру компьютера, а также логический адрес, используемый процессором для обращения к различным устройствам.
Порт LPT. Параллельный порт для подключения принтера.
Порт ввода-вывода. Порт для подключения устройств, например принтера или диска.
Портативный компьютер. Компьютерная система, размеры которой меньше размеров портфеля, но больше блокнота. Такая система обычно получает питание от батарей.
Последовательная передача. Тип побитовой передачи данных в любой момент времени с помощью одиночного электрического пути.
Последовательная цепь. Электрическая цепь из компонентов, выстроенных так, что сигнал передается от одного компонента к другому.
Последовательный файл. Файл, в котором находятся записанные подряд элементы переменной длины с разделительными символами между ними. Для поиска конкретного элемента нужно прочитать файл от начала до этого элемента.
Поточный контроль. Устройство, “сглаживающее" неоднородность потока данных.
Предохранитель-переходник. Устройство, которое подает напряжение на компьютер и обеспечивает минимальную защиту от скачков напряжения и других переходных процессов.
Предсказание ветвлений. Свойство процессоров пятого поколения (Pentium и выше), которое заключается в предсказании переходов или ветвлений в потоке команд; применяется для чтения следующих команд из памяти с вероятностью не менее 90%.
Прерывание. Приостановка выполнения программы, вызванная событием, которое должно быть обработано сразу.
Привод головок. Устройство для перемещения головок чтения/записи.
Приложение. Программное обеспечение, ориентированное на конечного потребителя, например текстовый процессор, электронная таблица, база данных, графический редактор, игра, Web-браузер и др.
Проволочные рамки. Рамки для создания на экране трехмерных объектов. Заполняются изображениями и цветом.
Программа. Последовательность компьютерных инструкций для решения определенной задачи.
Программы безопасности. Программные утилиты, использующие систему паролей и другие методы для ограничения доступа к защищаемой информации.
Пропускная способность. Объем информации, передаваемой за секунду, не включая служебную (например, биты начала и конца блока, заголовки блоков и контрольные суммы).
Протокол. Система процедур, управляющая связями между устройствами. В протоколе должен быть определен формат данных, независимо от посылки или получения, а также метод обнаружения и коррекции ошибок.
Процессор. См. Микропроцессор.
Прямой доступ к памяти (direct memory access — DMA). Процесс, при котором данные между диском (или другим устройством) и системной памятью перемещаются без непосредственного контроля со стороны центрального процессора; таким образом, последний освобождается для выполнения других задач.
Радиатор. Металлическая пластина, подсоединенная к корпусу микросхемы или разъему для рассеивания тепла.
Раздел. Часть жесткого диска, выделенная для конкретной операционной системы. Большинство жестких дисков имеют только один раздел, который выделен для DOS. Жесткий диск может иметь до четырех разделов, каждый из которых будет выделен для отдельной операционной системы.
Разрешение. Размеры графических пикселей. В графике среднего разрешения пиксели имеют большие размеры, а в графике высокого разрешения — малые.
Разъем расширения. Разъем для электрического соединения дополнительных плат с системной.
Разъем. Устройство для физического соединения адаптеров, модулей памяти, процессоров с системной платой.
Растровая графика. Представление изображения матрицей из точек. Это цифровой заменитель аналогового метода, применяемого в телевидении. Существует несколько графических растровых стандартов.
Расширенная (expanded) память. Память, удовлетворяющая спецификации EMS. Для работы необходим специальный драйвер.
Реальный режим. Режим, доступный во всех 8086-сов местимых процессорах Intel. В этом режиме адресуемая память ограничена одним мегабайтом.
Регистр. Предназначенная для особых целей область памяти, имеющая конкретную емкость, например бит или байт.
Реестр. Файлы конфигурации операционных систем Windows9х и WindowsNT, в которых сохраняется информация об установленном аппаратном и программном обеспечении, пользовательских конфигурациях и других параметрах системы.
Режим РЮ. Стандарт передачи данных устройством IDE. Самый медленный — 0, самый быстрый — 4.
Режим ответа. Состояние модема, в котором он передает в канал связи сигнал определенной высокой частоты и принимает сигнал низкой частоты. Частоты сигналов переда- чи/приема инверсны по отношению к удаленному модему, находящемуся в режиме вызова.
Режим терминала. Режим передачи данных. Компьютер работает так, как стандартный терминал. Получаемые данные выводятся непосредственно на экран.
Резервная копия диска. Скопированная со всего диска информация на случай повреждения дискеты или дискового накопителя.
Резервная копия. Дополнительная копия редактируемого файла без последних внесенных изменений (обычно имеет расширение .bak). Создается активной программой.
Резервное копирование. Дублирование файла или библиотеки на отдельной части носителя. Хорошая страховка на случай потери первоначального варианта.
Резидентная программа. Программа, которая остается в памяти после выполнения.
Сбалансированный сигнал. Сигнал, состоящий из равных электрических токов, двигающихся по проводникам в противоположных направлениях. Когда сбалансированный или почти сбалансированный сигнал посылается по витой паре, электромагнитные помехи от каждого из проводников гасят друг друга. Дифференциальная передача сигналов является методом, использующим сбалансированные сигналы.
Световое перо. Ручное устройство ввода со светочувствительным датчиком или иглой, соединенное с платой графического адаптера компьютера с помощью кабеля. Используется для рисования экранных набросков, а также в качестве устройства указания. Его поддерживают далеко не все приложения.
Светодиод. Полупроводниковый диод, излучающий свет, когда через него проходит электрический ток.
Сглаживание. Программа для визуального округления угловых элементов изображения,
Сектор. Область на дорожке диска, определяемая идентификационными метками и номером. В большинстве секторов содержится 512 байт данных.
Сертификация кабельных модемов CableLabs. Присваивается кабельным модемам, соответствующим спецификации DOCSIS (Data/Cabie Service Interface Specifications), определяющей стандарты модуляции и протоколы кабельной передачи данных. В настоящий момент стандарту DOCS IS/CableLabs соответствуют многие кабельные модемы и сети.
Сеть. Система, в которой несколько независимых компьютеров соединены для сбщего использования данных и периферийных устройств.
Сжатие без потерь. Техника компрессии, при которой сохраняется вся информация изображения или других данных.
Сжатие с потерями. Техника компрессии, при которой часть изображения по специальному алгоритму удаляется, но при этом обеспечивается необходимое качество изображения.
Сигнал обнаружения несущей. Сигнал интерфейса модема, сообщающий подсоединенному устройству о получении сигнала от удаленного модема. Определяется спецификацией RS-232.
Символ. Цифровое представление буквы, цифры или других знаков.
Синхронная связь. Связь, при которой блоки данных передаются через строго определенные временные интервалы. Поскольку эти интервалы равномерны, для передачи данных не требуются биты начала или конца передачи каждого блока. Некоторые универсальные вычислительные машины поддерживают только синхронные связи, если на них не установлены асинхронные адаптеры и соответствующее программное обеспечение.
Системная плата. Основная плата компьютера.
Системные файлы. Скрытые файлы; в DOS и Windows 9х это файлы lo.sys и Msdos.sys, а в IBM DOS — Ibmbio.com и Ibmdos. com.
Системный интегратор. Консультант по компьютерам или продавец, который тестирует устройства и собирает из них хорошо оптимизированные системы.
Скорость передачи данных. Максимальная скорость передачи данных между устройствами.
Скорость процессора. Тактовая частота, с которой процессор обрабатывает данные. Например, стандартный процессор Pentium 11 работает со скоростью 500 МГц (500 млн. циклов в секунду).
Скрытый файл. Файл, который не выводится в списке файлов по DOS-команде Dir, поскольку в его атрибуте установлен специальный бит.
Случайный сбой. Ошибка при чтении или записи данных (обычно возникает вследствие кратковременных помех наподобие скачка напряжения).
Совместимость. Соответствие программного или аппаратного обеспечения принятым стандартам.
Сообщение об ошибке. Слово (или комбинация слов), сообщающее пользователю об ошибке.
Сопроцессор. Модуль, разработанный для решения специфических задач совместно с модулем центрального процессора.
Составное изображение. Комбинация телевизионного изображения и синхронизированных импульсов. Сигнал составного изображения выдает цветной графический адаптер (CGA) компании IBM.
Состояние ожидания. Циклическая пауза (один или более циклов) в работе системы, которая требуется процессору, чтобы дождаться, пока память сможет ответить на его запрос. Эти паузы нужны для синхронизации работы микропроцессора и “медленной” памяти.
Среднее время доступа. Время, необходимое дисковому накопителю, чтобы начать чтение данных, расположенных в любом месте диска.
Среднее время поиска. 1. Среднестатистическое время, затрачиваемое дисковым устройством на перемещение головки вдоль одной трети общего количества цилиндров. 2. Среднее время, необходимое для перемещения головки от одного случайно выбираемого цилиндра к другому. Время поиска является одной из характеристик дискового накопителя.
Стабилизатор напряжения. Устройство, которое “сглаживает" скачки напряжения.
Стандарт де-факто. Программное или аппаратное обеспечение, которое не имеет официально признанного стандарта, однако используется повсеместно.
Статический разряд. Внезапный электрический разряд между двумя объектами, имеющими различный электрический потенциал. Статические разряды часто приводят к порче или сбоям интегральных схем.
Строка. Последовательность символов.
Струйный принтер. Тип принтера, который распыляет на бумагу чернила одного или нескольких цветов. Может выводить изображения с качеством недорогого лазерного прин сера.
Стыковочная станция. Оборудование, используемое в портативном компьютер для установки периферийных устройств, которые применяются в настольных системах.
Сумматор. Регистр (или временная ячейка памяти), в котором формируется результат выполнения операции.
Суперскалярное выполнение. Возможность процессора выполнять несколько инструкций за такт.
Таблица дефектных дорожек. Таблица, закрепленная на корпусе жесткого диска, в которой перечислены поврежденные дорожки. Список вводится в программу форматирования низкого уровня.
Таблично-волновой синтез. Метод создания искусственного звука с помощью звуковой карты, которая содержит специальную микросхему с образцами звуков.
Такт. Время выполнения операции центральным процессором.
Тактовый генератор. Источник импульсных сигналов в компьютере, который синхронизирует каждую операцию процессора.
Теневая маска. Тип цветной электронно-лучевой трубки, используемой в мониторах.
Тера... (Т). Префикс, означающий один триллион (1000 000 000 000). При обозначении количества байтов памяти это значение равно 1 099 511627 776.
Терабайт (Тбайт). Единица измерения информации, равная 1 099 511 627 776 байт.
Терминал. Устройство, в котором клавиатура и дисплей используются для передачи и получения данных посредством коммуникационных связей. Отличается от микрокомпьютера тем, что сам по себе работать не может.
Терминатор. Устройство, которое должно подсоединяться К обоим концам шины.
Ток. Направленный поток электронов в проводнике. Измеряется в амперах.
Том. Логический диск.
Тонер. Порошок, используемый для печати в лазерных принтерах.
Тонкий Ethernet, См. 10Base-2.
Транслирование. Перекодировка программ на языке ассемблера в объектный код с командами машинного языка.
Удаленное эхо. Копия полученных с удаленной системы данных, возвращенная отправляющей системе и отображаемая на экране.
Умножение частоты. Запуск ядра процессора на большей тактовой частоте, чем указано на процессоре; также называется “оверклокинг’’ (overclocking).
Универсальный код товара (Universal Product Code — UPC). Метка на товаре со штриховым кодом из 10 цифр, считываемым компьютером для идентификации товара. Этот код идентифицирует как сам товар, так и его производителя.
Управляющий кабель. Кабель, по которому управляющие сигналы передаются между накопителем и контроллером.
Устройство архивирования. Устройство (дискета, картридж ленточного накопителя или съемного устройства) для хранения файлов архивов.
Утерянные кластеры. Кластеры, которые в таблице размещения файлов ошибочно были помечены как занятые, в то время как ни один из них не принадлежит какому бы то ни было файлу.
Утилиты. Программы, упрощающие работу с компьютером.
Файл. Поименованная информация, хранящаяся не в оперативной памяти.
Файл .inf. Информационный файл драйвера или устройства операционной системы Windows, который используется для установки нового драйвера.
Файл истории. Файл для записи информации о предыдущих запусках программы. Во многих программах резервного копирования данных создаются файлы истории, в которых описываются выполненные сеансы работы.
Файл произвольного доступа. Файл, в котором все элементы данных (или записи) имеют одинаковую длину и записаны без разделительных символов. Любой элемент (или запись) в файле может быть найден непосредственно вычислением смещения этого элемента в файле.
Файл только для чтения. Файл, атрибуты которого указывают DOS, что программное обеспечение не может его удалять или изменять.
Факс-модем. Устройство, обеспечивающее возможности передачи факсов и данных. Физически представляет собой отдельную плату или внешнее устройство.
Фатальная ошибка. Ошибка при чтении или записи информации, вызванная неисправным оборудованием.
Физическое устройство. Одиночный дисковый накопитель. Одно физическое устройство может быть разделено на несколько логических. Специальное программное обеспечение может представить несколько физических устройств как одно логическое.
Фиксированный диск. Диск, который нельзя вынуть из управляющего им оборудования или корпуса. Производится из негнущихся материалов с магнитным покрытием и используется для хранения больших объемов информации. См. Жесткий диск.
Форматирование. Подготовка диска к сохранению информации. См. Format.
Форматирование высокого уровня. См. Высокоуровневое форматирование.
Форматирование низкого уровня. См. Низкоуровневое форматирование.
Форматированная емкость. Общее количество байтов данных, которые могут содержаться на отформатированном диске. Неформатированная емкость выше, поскольку включает зазоры между секторами.
Формфактор. Физические размеры устройства.
Фотолитография. Фотографический процесс, используемый при производстве электронных микросхем. С его помощью создаются транзисторы, электрические цепи и отдельные дорожки для передачи данных, что достигается благодаря нанесению слоев из различных материалов.
Фрейм. Блок данных с заголовком и дополнительной информацией, которая обычно включает номер фрейма, размер блока данных, коды проверки ошибок и индикаторы начала/конца.
Фрейм-буфер. Устройство хранения пикселей изображения; используется для обновления растрового изображения. Глубина фрейм-буфера — это количество битов на пиксель, определяющих количество отображаемых цветов.
Функциональные клавиши. Клавиши специального назначения, которые могут быть запрограммированы для выполнения различных операций.
Функция. Набор часто используемых инструкций.
Холодная загрузка (cold boot). Запуск или перезапуск компьютера посредством нажатия кнопки сброса или выключения питания.
Цветной графический адаптер. См. CGA.
Цветовая палитра. Цвета, которые может отображать графический адаптер на мониторе.
Цилиндр. Общее количество дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок. Накопитель на гибких дисках с двумя головками обычно имеет 160 дорожек, доступных как 80 цилиндров.
Цифре аналоговый преобразователь (ЦАП). Устройство для преобразования цифровых сигналов в аналоговую форму.
Цифровая петля. Тест для проверки интерфейса модема типа RS-232 и кабеля, который соединяет компьютер и модем, Модем получает данные (в форме цифрового сигнала) от компьютера или терминала и немедленно передает их на экран для проверки.
Цифровой сигнал. Дискретный сигнал постоянной формы. В этой книге термин связан с двоичными значениями 0 и 1.
Частотная модуляция. Метод кодирования данных при их записи на жесткий диск
Чередование банков памяти. Алгоритм переключения между банками памяти для ускорения доступа к данным. Если система поддерживает чередование банков, то при установке двух модулей памяти, каждый из которых соответствует одному банку, быстродействие системы значительно возрастает.
Чип. Интегральная схема. Содержится в пластиковом или керамическом корпусе с выводными контактами.
Чистый участок. Защищенный от пыли участок с электронными компонентами (например, жестким диском), в процессе изготовления и эксплуатации которых необходимо предотвратить загрязнение. Эти участки оцениваются параметром Class. Чистый участок Class 100 допускает наличие менее ста частиц, больших 0,5 микрона на один кубический фут.
Шина данных. Соединение для передачи данных между процессором и остальной системой. Ширина шины данных определяется количеством битов, которые может передать процессор за один такт.
Шина. Набор проводников, по которым передаются сигналы; может соединять множество устройств.
Ширина полосы частот. Диапазон частот, ранный разности между самыми высокими И самыми низкими частотами сигналов. Измеряется в миллионах периодов в секунду (МГц). Ширина полосы частот монитора определяется скоростью, с которой монитор может обрабатывать информацию, получаемую от адаптера. Чем шире полоса частот, тем больше информации монитор может обработать и тем большее разрешение можно установить. Ширина полосы частот сетевой схемы измеряется скоростью, с которой сеть может обмениваться информацией. Чем больше ширина полосы частот, тем больше информации может передать сеть.
Шифрование. Преобразование данных в неудобочитаемые коды для повышения защиты от нелегального доступа.
Шлюз. Соединение между двумя похожими локальными сетями, а также аппаратное обеспечение для установки соединения.
Шпиндель. Центральная ось, на которой закрепляются пластины дисков накопителя.
Штриховой код. Код на потребительских товарах, используемый для их идентификации. Состоит из полос различной ширины, считываемых специальным оптическим устройством. Чаще всего его называют “универсальный код товара".
Электронная почта. Способ передачи сообщений с одного компьютера на другой.
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Устройство, содержащее электроды для генерирования пучка электронов в целях бомбардировки фосфорного покрытия дисплея. Чаще всего используется в компьютерных мониторах и терминалах для вывода изображения.
Электростатический браслет. Специальный браслет для снятия электростатического заряда тела при монтаже микросхем.
Эмулятор. Устройство, эмулирующее функции конкретной платы или микросхемы.
Язык ассемблера. Язык программирования, команды которого обычно однозначно соответствуют командам машинного языка.
Ячейка размещения (allocation unit). См. Кластер.
Предметный указатель
А
АС’97,485
Accelerated Graphics Port, 159
Accupoint, 534
ACPI, 222; 440
Adaptive Differential Pulse Code Modulation,
ADPCM, 478
AFC, 281
AGP, 159
A-Link, 167
AMD K6,145
AMD K6-2+, 146
AMD K6-III+, 146
Analog Devices, 484
Analog-to-Digital Converter, ADC, 482
АРМ, 220; 440
APS, 370
ATA-4,300
ATA-5,300
ATA-6,301
ATA-7,302
ATAPI, 321
ATIP, 382
Average seek time, 291
В
Bantas, 137
BIOS, 183
Compaq, 97
IBM ThinkPad, 95
Toshiba, 96
BIOS видеоадаптера, 452
BLER, 342
Block Mode PIO, 319
Bluetooth, 507
Boot, 414
Boot.ini, 585
BPI — bits per inch, 418
Bus Master IDE, 320
c
Card Services, 235
CAV, 338; 372
CD-R, 381
CD-ROM, 332
CD-RW, 383
Celeron-M, 145
Centrino, 137
Dothan, 140
CIRC, 341
Cirrus Logic, 484
CISC, 121
CLV, 372
C-Media, 485
CMOS, 214
COM 1,254
COM2,254
CompactFlash, 419
Creative Labs, 484
CSS, 284; 369
D
Data transfer rate, 291
DB25, 257
DBB.487
DBR, 414
DDR SDRAM, 197;454
DDR-II SDRAM, 455
Desktop Video (DTV), 468
DHCP, 508
DIB, 125
Digital-to-Analog Converter, DAC, 482
Direct 3D, 463
Disk Administrator, 403
Disk Management, 403
Disk-at-Once, 358
DisplayMate, 475
DMA, 180
Dothan, 141
DPMS, 440
Driver.cab, 585
DualView, 460
DVD, 345
DVD CCA, 368
DVD+RW.394
DVD-R, 392
DVD-RAM, 391
DVI, 449
DVI-D, 450
DVI-I, 450
DXDIAG, 617
E
Easy Recovery, 591
ECP, 260
EDC, 343
EFM-модуляция, 344
EIDE, 329
Enabler, 236
Enhanced 3DNow, 123
Enhanced IDE, 329
EPP, 259
ESS Technology, 484
ExpressCard, 236
F
FAT, 64; 277; 414
FAT32.278
FireWire, 237
flash BIOS, 452
FSB, 156
G
GeForce, 462
Gigabit Ethernet, 503
Glidepoint, 535
H
HaLdll, 585
HD A, 279
HDP, 100
High Sierra, 360
High-Speed Rewritable, 386
Hub-архитектура, 164
HyperThreading, 125
HyperTransport. 167
I
i.Link, 237
I/O Controller Hub (ICH), 164
IBM Microdrive, 426
IDE/ATAPI, 379
IDEINFO, 310
IEEE 1284,257
IEEE-1394, 237; 245
IEEE-1394b, 247
Imation LS-120 SuperDisk, 410
Iomega Zip, 410
IRQ, 177
ISO 9660,361
ISRC, 341
J
Joliet, 362
JPEG. 468
L
Laptop, 40
Li-Ion, 218
Li-Poly, 219
M
Macintosh HFS, 364
Master, 307
MemCor, 280
Memory Controller Hub (MCH), 164
Memory Stick, 420
Memory Stick Pro, 420
MemoryStick Duo, 420
Micro-DIMM, 201
MicroDrive, 269
MMX, 121
Mobile Athlon, 146
Mobile Athlon XP, 148
Mobile Athlon 64,149
Mobile Celeron, 129; 142
Mobile Duron, 146; 147
Mobile Pentium, 128
Mobile Pentium II, 129
Mobile Pentium III, 129
Mobile Pentium 4,137
Mobility Radeon, 461
Mount Rainier, 364
MPEG, 469; 478
MSD, 254
MultiMediaCard, 420
MultiRead, 387
MultiRead2,387
MuTIOL, 167
MVA, 430
N
Ni-Cad, 217
NiCd, 217
NiMH, 217
North Bridge, 163
Norton Disk Editor, 593
Norton UnErase, 588
Norton Utilities, 588
Ntdetect.com, 585
NTFS, 278
Ntoskrnl.exe, 585
О
OpenGL, 463
OSTA, 363
P
PC Card, 230
адаптеры, 232
горячая замена, 234
шины, 230
PC 133,188
РСА, 337
P-CAV, 372
PCI, 158
PCI Express, 236
PCI Express Mini Card, 158
PCI-Express 1.0,158
PCI-X2.0,158
PCMCIA Card, 230
PDA, 46
Pentium 4-M, 135
Pentium M, 137
PIO, 319
Plug and Play, 183
PMA, 337
PnP,183
POP, 99
POST, 615
PS/2,530
Q
QuickStop, 535
R
RCE, 369
Real Тек, 485
RISC, 121
ROM BIOS, 615
Root Directory, 278
RRIP.364
RTC/NVRAM, 214
s
S.M.A.R.T., 295
S/PDIF, 446
SCSI/ASPI, 379
SDRAM, 454
Secure MultiMediaCard, 420
SecureDigital, 420
Serial ATA, 321
SGRAM, 454
SL, 106
Slave, 307
SMARTDRV, 295
SmartMedia, 419
SMM, 107; 120
Socket Services, 235
SO-DIMM, 192
Sonoma, 141
Sound Blaster Extigy, 489
Sound Blaster MP3+, 488
South Bridge, 163
SSE, 122
SSE2,122
STET, 430
Super I/O, 163
Super-IPS, 430
SVGA, 443
S-Video, 445
T
T&L.465
TCP, 111
TMDS, 448
TOC, 337
TPI,418
Track-at-Once, 358
TrackPoint, 54; 534
TV-выход, 467
Т-буфер, 465
u
U ART, 253
UDF, 359; 363
UDMA/66,300
Ultra-ATA/66, 300
UltraBay Plus, 81
Ultra-DMA (UDMA), 300
UMA, 455
USB, 237; 238; 530; 538
USB 2.0,243
USB-брелоки, 421
V
V.92,496
VBE, 444
VBS — Volume Boot Sector, 278
VCASHE, 295
V-Link, 166
w
WD1003,309
WEP, 518
Win modem. 498
WORM, 381
WPA, 518
X
xD-Picture Card, 421
XGA, 443
Z
Z-буферизация, 464
A
Автоматическая парковка, 284
Адаптеры, 560
Адаптивная дифференциальная импульснокодовая модуляция, 478
Адрес порта, 180
Акклиматизация, 286
Акклиматизация жесткого диска, 286
Альфа-смешивание, 464
Анализ потока данных, 124
Анизотропная фильтрация, 465
Антивирусные программы, 65
Аппаратные прерывания, 177
Архитектура
A-Link, 167
HvperTransport, 167
MuTIOL, 167
V-Link, 166
Архитектура двойной независимой шины, 125
Асинхронное устройство, 496
Асинхронный интерфейс, 250
Б
Батарея, 213; 215
Li-Ion, 218
Li-Poly, 219
NiCd, 217
NiMH, 217
обслуживание, 219
Безопасность,515
Беспроводные LAN, 504
Беспроводные модемы, 499
Билинейная фильтрация, 465
Бит на дюйм, 265
Блок HDA, 273
Блочный режим передачи данных, 319
Буфер шаблонов, 464
Буферы опережающего считывания дорожки, 295
Быстродействие жесткого диска, 291
В
Вершины, 463
Видеодрайвер, 458
Видеопамять, 454
Видеосигнал
цифровые разъемы, 447
Виртуальные процессоры, 125
Виртуальный экран, 439
Воспроизведение DVD-фильмов, 367
Восстановление утраченных данных, 587
Время доступа, 188
Время ожидания, 294
Время отклика, 440
Встроенные динамики, 486
Выходное напряжение, 211
Г
Гаечные ключи, 66
Генератор одиночных импульсов, 74
Геометриэация, 464
Гидродинамические подшипники, 288
Головки чтения/записи, 282
Горячая загрузка, 581
Громкость, 476; 493
д
Двунаправленный порт, 259
Дефрагментация
программа, 65
Дефрагментация файлов, 64
Диагностические платы POST, 613
Диагностические программы, 614
Динамическое выполнение, 124
Дискета, 416; 417
Дисковод, 415
Дискретизация, 482
Дискретные графические микросхемы, 453
Дискретный звук, 482
Диспетчер устройств, 617
Добавление оперативной памяти, 206
Док-станции, 549
Допустимый диапазон температур, 59
Дорожки, 271
Дуплексный режим, 496
Дюймовая и метрическая меры, 71
Е
ЕСС.342
3
Заголовок, 274
Загрузка, 580
Загрузочный сектор, 278; 414
Зажим, 67
Заключение, 274
Запись
No-ID, 274
с постоянной линейной скоростью, 372
с постоянной угловой скоростью, 372
Затенение Гуро, 464
Затуманивание, 464
Захват видео, 470
Защищенный контейнер, 548
Звездообразная отвертка типа Тогх, 68
Звук, 481
Звуковая плата, 481
Звуковой сигнал, 616
Звуковые дорожки, 340
Звуковые файлы, 481
Зона, 276
Зонная запись, 275
И
Иерархия приоритетов, 177
Инструмент, 66
Интерполяция ключевого кадра, 466
Интерфейс SCSI/ASPI, 380
Использование нескольких мониторов, 459
К
Канал прямого доступа к памяти, 180
Каналы запросов прерывания, 177
Клавиатура
интерфейс, 527
код активизации, 529
код останова, 529
Клавиша, 524
емкостный датчик, 526
замыкающая накладка, 525
мембрана, 526
механический переключатель, 524
резиновый колпачок, 525
Кластер, 415
Код
звуковой, 616
коррекции ошибок, 342
Количество дорожек на дюйм, 265
Коммутация
каналов, 499
пакетов, 499
Комплект ESD, 70
Контроллер WD1003,309
Контрольная сумма, 274
Конфигурация колонок, 491
Корневой каталог, 278; 414
Корневой концентратор, 239
Корпус процессора
micro-BGA2,117
micro-FCBGA, 118
micro-FCPGA, 119
micro-FCPGA2,119
micro-PGA2,117
MMC-1,115
MMC-2,116
мини-картридж, 116
мобильный модуль, 113
на пленочном носителе, 111
Коэрцитивная сила, 418
Крепежные детали, 71
Кэширование, 295
Л
Линейная плотность, 418
Линейный вход, 476
Линейный выход, 476
Линза, 336
Логический диск, 275
Логический пробник, 74
Люминофор, 429
М
Магнитный диск
материал, 280
Магнитный слой, 418
Маскируемые прерывания, 178
Мастер-диск, 334
Мегагерц, 188
Мегапиксель, 424
Механизмы привода головок, 283
Микросхема
Super I/O, 160
UART, 253
Микрофон, 491
Микрофонный вход, 476
Микшер, 481
Многосекторный обмен данными, 310
Множественное отображение, 465
Модем, 496
Модем PC Card, 497
Модули памяти DRAM, 189
Модульные отсеки, 554
Монитор
тестирование, 441
Мощность, 487
Мультиметр, 72; 73
Мышь, 533
оптическая,539
шарового типа, 539
Н
Набор микросхем
440МХ, 168
440ZX, 169
815ЕМ, 169
830М, 170
AMD-760,174
Intel 440ВХ, 168
Intel 830MG, 170
Intel 830MP, 170
Intel 845M, 171
Intel 852,171
Intel 855,173
Intel 915GM, 174
Intel 915PM, 173
VIA KN133,174
VIA KN266,175
VIA PN133,169
Накопитель
CD-R 381
CD-RW, 383
DVD, 345
для военных и промышленных целей, 286
плата управления, 288
Накопитель CD-ROM
время доступа, 376
встроенные буферы, 378
загрузка процессора, 378
интерфейс USB, 379
прямой доступ к памяти, 378
скорость передачи данных, 371
технология записи, 333
Наладонные ПК, 46
Наносекунда, 187
Напряжение, 61
Настройка BIOS, 94
Недогрузка буфера, 388
Нелинейные искажения, 487
Ноутбук
дешевый, 43
защищенный, 44
легкий, 43
настольный, 42
оперативная память, 187
основная батарея, 215
разборка, 77
сверхлегкий, 43
средний класс, 43
О
Обработка ошибок, 341
Образ диска, 403
Оптический разъем S/PDIF, 476
Отверстие для датчика типа дискеты, 417
Отвертка, 67
Отображение М1Р, 463
П
Пакетная запись, 358
Память
DDR SDRAM, 191
DDR2 SDRAM, 191
Rambus DRAM, 192
RDRAM, 192
SDRAM, 190 '
Параллельный порт, 256
Парковка, 284
Пароль, 98
жесткого диска, 100
на включение, 99
супервизора, 101
Передача через канал прямого доступа к памяти, 320
Переменный и постоянный ток, 210
Перспективная коррекция, 463
Пиксель, 431
Пинцет, 67
Планшетные компьютеры, 45
Плотность записи, 418
Поверхностная плотность записи, 265
Повторители портов, 549; 551
Подкоды,340
Подручные инструменты, 66
Политики процессора, 109
Полноэкранное сглаживание, 465
Поломка головки, 272
Полудуплексный режим, 496
Полупроводниковый лазер, 336
Полярность штекера питания, 211
Последовательный интерфейс, 537
Поставщики ноутбуков, 26
Постоянный ток, 211
Предотвращение кражи, 563
Предсказание перехода, 124
Прерывание, 177
Привод головок, 283
Привод с подвижной катушкой, 283
Примитивы,463
Приспособление для извлечения
микросхем, 67
Проводной модем, 513
Проводные LAN, 503
Программа
DISKPART, 278
FDISK, 278
тестирования параллельного порта, 261
Программируемая трансформация
вершин, 466
Программные модемы, 498
Производители ноутбуков, 27
Пропускная способность шины, 157
Профилактика
пассивная, 58
Профилактическое обслуживание, 58
Процесс туннелирования
Фаулера-Нордхейма, 418
Процессор
разъемы, 160
система управления питанием, 120
Р
Рабочий слой диска, 280
Радиальная плотность, 418
Разбивка диска на разделы, 274
Разборка системы, 80
Раздел, 277
Разделительная призма, 336
Размер жидкокристаллического дисплея, 48
Размер и форма штекера питания, 211
Разрешающая способность, 431
Разрешение, 431
Разрядность звука, 483
Разъем
IDE на системной плате, 299
Разъем-заглушка, 256
Растеризация, 464
Расширенное управление питанием, 220
Режим
АРМ Enabled, 221
АРМ Standby, 221
АРМ Suspend, 221
Bus Master IDE, 320
Full On. 221
Off, 222
программного ввода-вывода (PIO), 319
управления системой, 107
Режимы ACPI, 225
Резервное копирование системы, 62
Рельефное текстурирование, 464
Ремонт клавиатуры, 532
Ресурсы, 176
Решение распространенных проблем, 617
С
Сверхлегкий ноутбук, 44
Секторы, 271; 273
Серводвигатель, 336
Сервокод, 284
Сервопривод, 284
Сессия, 357
Сетевая розетка, 75
Система
команд АТА IDE, 309
с обратной связью, 284
слежения за дорожками, 284
Скан-код, 529
Скорость
передачи данных, 157; 291
Слой
двойной антиферромагнитный, 281
метод напыления, 281
оксидный, 280
тонкопленочный, 281
тонкопленочный гальванизированный, 281
Сообщение об ошибке Fatal Exception, 619
Сопряжение/сглаживание вершин, 466
Сотовый модем, 512
Сотовый телефон как модем, 500
Среднестатистическое время поиска, 291
Стандарт
АТА, 299
DVD, 346
IEEE 1284,257
IEEE-1394,237
ISO 9660,361
Joliet, 362
Mount Rainier, 364
RRIP, 364
Стартовый
бит, 251
сигнал,251
Стойка, 271
Субноутбук, 30
Сумка, 546
кожаная, 547
на колесиках, 547
нейлоновая, 547
Суперпарамагнитный эффект, 265
Суперскалярное выполнение, 121
Схемы управления питанием, 109
Съемные магнитные носители, 409
Таблица векторов прерываний, 177
Таблица размещения файлов (FAT), 414
Текстуры, 463
Теневая маска, 429
Тест с замыканием петли, 256
Тестер сетевой розетки, 72
Тест-разъем, 72
Технология HyperThreading, 125
Толщина магнитного слоя, 418
Том, 275
Топливные элементы, 559
Точки доступа Wi-Fi, 510
Трилинейная фильтрация, 465
Трило грамма, 523
У
Управление питанием, 440
Управление энергопотреблением, 108
Упреждающая выборка данных, 123
Упреждающее выполнение, 124
Ускоренный графический порт, 159
Условия акклиматизации, 59
Ф
Файловые системы, 359
Фатальная ошибка, 615
Фильтр
барометрический, 285
воздушный, 285
рециркуляции, 285
Флэш-карты, 418
Флэш-память, 418
Формат
High Sierra, 360
ISO 9660,361
Форматирование, 274
высокого уровня, 278
дискеты, 414
низкого уровня, 275
Фотодатчик, 336
X
Характеристики накопителей на жестких дисках, 289
Холодная загрузка, 581
ц
Циклы включения и выключения, 60'
Цилиндр, 271; 414
Цифровой видеодиск, 346
Цифровой звук, 482
Цифровой универсальный диск, 346
Ч
Частота
вращения двигателя накопителя, 287
вертикальной развертки, 441
Частотная характеристика, 487
ш
Шаг расположения точек, 429
Шина, 152
AGP, 152
IEEE-1394,245
PCI, 152; 158
ввода-вывода, 157
памяти, 157
процессора, 152; 156
Шпиндельный двигатель, 287
Э
Экран
разрешение, 49
соотношение сторон, 50
Электронный луч,429
Электросеть, 61
Электростатический заряд, 60
ЭЛТ, 429
Эрстед (Э), 418
Я
Ячейка
размещения данных, 415
Научно -популярное издание
Скотт Мюллер
Модернизация и ремонт ноутбуков
Литературный редактор
>Верстка
Художественный редактор Корректоры
Т.П. Кайгородова А.В. Плаксюк ВТ. Павлютин Л.А. Гордиенко, ТА. Корзун, О.В. Мишутина, Л.В. Чернокозинская, В.В. Смоляр
Издательский дом “Вильямс".
101509, Москва, ул. Лесная, д. 43, стр. 1.
Подписано в печать 27.10.2005. Формат 70x100/16.Га рн тура Times. Печать офсетная.
Уел. псч. л. 53,85. Уч.-изд. л. 52,60.
Тираж 3000 зкэ. Заказ М» 6564,
Отпечатано с диапозитивовв ФГУП "Печатный двор’1 нм. А. М. ГорькогоФедерального агентства по печатии массовым коммуникациям.
197110, Санкт-Петербург, Чкаловский пр., 15.