CОВРЕМЕННЫЙ КОМПЬЮТЕР
  
План: 
	Введение
	Процессоры
	Материнские платы
	Оперативная память
	Кэш-память
	BIOS и CMOS RAM
	Новые виды памяти
	Жеские диски
	Видеоконтроллеры
	Магнитооптика
	Устройства с многократной записью
Введение 
Современную жизнь практически невозможно представить без компьютеров и даже не верится, что не так давно, до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а об их применении ничего не было известно 
		Но пришел 1971г, когда еще почти неизвестная фирма Intel из американского городка Санта-Клара (шт. Калифорния) выпустила первый микропроцессор. Это событие в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. Именно микропроцессору мы обязаны тем, что появился новый класс вычислительной техники – персональные компьютеры. Сейчас ими пользуются все – школьники, студенты, бухгалтеры, ученые, инженеры. Настольные компьютеры решают все новые и новые задачи, которые раньше были доступны лишь машинам, занимавшим целые этажи в исследовательских институтах. Наверное, никогда прежде человек не имел в своих руках инструмента, обладающего столь колоссальной мощью при столь микроскопических размерах 
Процессоры 
Эра персональных компьютеров началась 15 ноября 1971 г. В этот день начались поставки первого в мире микропроцессора Intel 4004 - такое обозначение получил первый прибор, послуживший отправной точкой абсолютно новому классу полупроводниковых устройств 
		Можно сказать, что компания Intel сама создала новый рынок и захватила его целиком, но тем не менее развитие никогда не прекращалось. Посмотрим, какой путь прошли процессоры за последние 25 лет 
80286 
Этот процессор был представлен 1 февраля 1982 г. Новый чип оказался весьма впечатляющим. Он остался 16-ти разрядным, но по производительности новый процессор в 3—6 раз превзошел своего предшественника i8086. Тактовая частота первой модификации составляла 8 МГц. Благодаря использованию многовыводного корпуса разработчики смогли применить схему с раздельными шинами адресов и данных. Новые технологии позволили обращаться к физической памяти объемом до 16 Мбайт. Также впервые была представлена идея многозадачности – возможности выполнять различные программы отдельно друг от друга в одно и то же время. Эта идея не была реализована под Dos, но позже позволила создать такую операционную систему, как Windows. Кроме того, аппаратура i80286 обеспечивала работу с виртуальной памятью объемом до 1 Гбайт. Можно сказать, что это был первый “настоящий” процессор 
Новый ЦП имел два режима работы - реальный и защищенный . В первом случае он воспринимался как быстрый ЦП i8086 с несколько расширенной системой команд и прекрасно подходил тем потребителям, для которых, помимо скоростных характеристик, жизненно важным было сохранение существующего задела ПО. Работа в защищенном режиме позволяла использовать преимущества прибора в полном объеме, и прежде всего — большой объем основной памяти 
80386 
Процессор i80386, ставший первенцем 32-х разрядных систем, был представлен 17 октября 1985 г. Он уже являлся процессором для ЭВМ общего назначения. Благодаря новым тежнологиям (КМОП-технологии с проектными нормами 1 мкм и двумя уровнями металлизации) на кристалле удалось разместить 275 тыс. транзисторов и реализовать полностью 32-х разрядную архитектуру процессора. Это обеспечило адресацию физической памяти объемом до 4 Гбайт и виртуальной памяти емкостью до 64 Тбайт. Среднее время выполнения команды было значительно уменьшено благодаря предварительному выбору команд в буфер на 16 инструкций, конвейеру команд и аппаратной реализация функций преобразования адреса. Новый процессор мог выполнять 3-4 млн. операций в секунду. Превысив в 6 – 8 раз производительность своего предшественника i8086, новый прибор остался совместимым с ним на уровне объектных кодов 
Новый кристалл имел три режима работы ѕ реальный , защищенный и режим виртуального МП i8086 . Совместимость на уровне объектных кодов с устройствами i8086 и i80286 обеспечивалась в реальном режиме. В этом режиме программисту вообще представлялось, что он имеет ЦП i8086, выполняющий соответствующие программы с большей скоростью и обладающий расширенной системой команд и регистрами. Благодаря этому компания сохранила прежних клиентов, которые хотели модернизировать свои системы, не отказываясь от имевшегося программного обеспечения, и привлекла тех, кому изначально требовалась высокая скорость обработки информации. Но в реальном режиме предельный объем адресуемой памяти составлял 1 Мбайт, что было существенным ограничением. Но от него свободен защищенный режим, позволяющий воспользоваться всеми преимуществами архитектуры нового процессора. В этом режиме объем адресуемой памяти увеличивался до 4 Гбайт, а объем поддерживаемых программ до 64 Тбайт. Защищенный режим обладал более высоким быстродействием и возможностями организации истинной многозадачности 
Последний режим давал возможность одновременного исполнения ОС и прикладных программ написанных для МП i8086, i80286 и 80386. Поскольку объем памяти, адресуемой 386-м процессором, не ограничен значением 1 Мбайт, он позволял формировать несколько виртуальных сред i8086 
i80486, запущенный корпорацией Intel в серийное производство 10 апреля 1989г, на несколько лет вперед стал лучшим процессором 
Pentium 
В конце 80-х годов многие предсказывали скорый отказ от кристаллов CISC, потому что стремительно развивались RISC-процессоры. Усложнение программного обеспечения и постоянное расширение сферы применения компьютеров требовали существенного роста вычислительной мощи ЦП 
Но корпорация Intel посчитала, что в микропроцессорах использованы не все возможности СISC-архитектуры и отказываться от нее пока рано. Кроме того, стоимость накопленного прикладного програмного обеспечения измерялась миллиардами долларов, и фирме просто не простили бы отказ от совместимости с предыдущими моделями 
В основу нового процессора была положена суперскалярная архитектура, которая и дала возможность получить пятикратное повышение производительности по сравнению с моделью 486DХ. Высокая скорость выполнения команд достигалась благодаря двум 5-ступенчатым конвейерам, позволявшим одновременно исполнять несколько инструкций. Для постоянной загрузки обоих конвейеров из кэш'а требуется широкая полоса пропускания . Совмещенный буфер команд и данных обеспечить ее не мог, и разработчики воспользовались решением из арсенала RISC-процессоров, оснастив Pentium раздельными буферами команд и данных. При этом обмен информацией с памятью через кэш данных осуществлялся совершенно независимо от процессорного ядра, а буфер инструкций был связан с ним через высокоскоростную 256-разрядную внутреннюю шину. Несмотря на то что новый кристалл был спроектирован как 32-разрядный, для связи с остальными компонентами системы использовалась внешняя 64-разрядная шина данных с максимальной пропускной способностью 528 Мбайт/с. Еще одной "изюминкой" архитектуры, позаимствованной у представителей универсальных ЭВМ стала схема предсказания переходов 
По скорости выполнения команд с плавающей точкой Pentium в пять - семь раз превзошел процессор 486DX2/50 и почти на порядок - микросхему 486DX/33 
Pentium Pro 
27 марта 1995 г. Intel представила микропроцессор шестого поколения, получивший название Pentium Pro. Стремление выжать из CISC-архитектуры практически все, на что она способна, заставило разработчиков этого продукта пользоваться почти всеми техническими решениями, которые ранее применялись в супер ЭВМ и мэйнфреймах (благо, достигнутая степень интеграции это уже позволяла). Прежде всего речь идет об использовании механизма динамического разделения порядка выполнения команд нескольких многоступенчатых конвейеров вместо двух 5-ступенчатых конвейеров, характерных для Pentium. Новый ЦП имеет их три, в каждом из которых 14 ступеней. Подобный многофазный конвейер позволил обеспечить высокую тактовую частоту процессора (133 МГц в первой модели). Для осуществления постоянной загрузки конвейера необходимы высокоэффективный кэш команд и высококачественная схема предсказания переходов. Поэтому в отличие от своего предшественника, имевшего двухвходовой ассоциативный кэш инструкций, Pentium Pro обладает более эффективным четырехвходовым кэш'ем, а также схемой предсказания ветвлений на 512 входов. Кроме того, для повышения производительности была применена буферная память второго уровня емкостью 256 Кбайт, расположенная в отдельном чипе и смонтированная в том же корпусе, что и процессор. Кристалл кэш'а связан с процессором собственной синхронной 64-разрядной шиной, работающей на тактовой частоте процессора 
Технические характеристики нового ЦП обеспечили ему устойчивый сбыт в секторе высокопроизводительных серверов и рабочих станций, на долю которого приходится пока наибольший объем продаж кристалла. Что касается персональных компьютеров, то здесь распространение Pentium Pro пока сдерживается относительно высокой стоимостью и недостаточным объемом прикладного ПО, в полной мере использующего все преимущества процессора 
  
Материнские платы 
Почти все современные платы используют шину PCI и поддерживают спецификацию PCI-2.0. Архитектура системных плат с шиной PCI за довольно короткий промежуток времени претерпела существенные изменения, направленные в конечном счете, на повышение производительности, — от РСI Bridge до РСI Host Concurrent Bus, допускающей конкурентные циклы процессор-память и PCI-память 
CHIPSET 
Появление chipset Triton фирмы Intel, со значительно расширенными по сравнению с ранними версиями возможностями по управлению шиной и применению новых типов памяти, установило новый стандарт на производительные системы на основе процессоров типа Pentium (90, 100, 120 MHz и т. д.) 
Triton (82430FX PCIset) поддерживает: 
•	спецификацию РС1 РС12.0 (Triton VX— РС1 2.1); внешние тактовые частоты 50/ 60/ 66 MHz; 
•	обмен по шине РС1 на частотах 25/30/33 MHz; 
•	256 или 512 KB кэш-памяти второго уровня — pipeline burst SRAM, асинхронную SRAM; 
•	от 4 до 128 MB EDO DRAM или FPM DRAM; 
•	содержит встроенный Bus Master IDE контроллер на 4 устройства (режимы PIO mode 4 и MultiWord DMA mode 2). 
Естественно, что все новые модели chipset по своим возможностям находятся примерно на уровне Triton и, кроме того, поддерживают и Pentium, и процессоры К5 и М1 фирм AMD и Cyrix 
Chipset фирмы Acer Laboratory Inc. под названием Aladdin M1511/12/13 предназначен как для двухпроцессорных, так и однопроцессорных конфигураций. Рассчитан на процессоры Pentium (от 60/66 MHz на 5V до 150 MHz, 2.5 V). В однопроцессорной конфигурации можно применять также Cyrix М1 и AMD К5. Предусмотрена поддержка pipeline burst SRAM и EDO DRAM. Имеется встроенный контроллер Enhanced IDE 
Новые chipset для процессоров семейства 486, например ALI М 1489 фирмы, используют некоторые решения, разработанные для Pentium, в частности, возможность применения памяти типа EDO DRAM, а также поддерживают процессоры MISC фирмы Cyrix и Enhanced 486 фирмы AMD 
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ВСТРОЕННЫЕ УСТРОЙСТВА 
Во всех новых моделях системных плат для Pentium предусмотрена поддержка процессоров не только на 90/100 MHz, но и 120, 133, 150 MHz, а в некоторых —155, 167, 180 и 200 MHz. Разные значения напряжения питания, требующиеся для разных моделей процессоров, обеспечиваются регуляторами напряжения, как встроенными, так и в виде внешних модулей Voltage Regulator Module — VRM (для них предусмотрены специальные разъемы). Практически обязательными стали встроенные контроллеры Enhanced IDE на 4 устройства с поддержкой режимов PIO mode 3, 4 и DMA Mode 2 (Bus Master IDE). На почти во все системные платы, как для Pentium, так и для семейства 486, встраивают также контроллеры флоппи-дисков и Enhanced Ports. Последовательные порты, благодаря применению универсального асинхронного приемопередатчика UART 16550 с FIFO регистром, позволяют осуществлять безошибочный высокоскоростной обмен данными. В некоторых случаях предусмотрена также поддержка последовательного инфракрасного порта Infrared (IrDA). Соответствующий модуль подключается через 5-штырьковый разъем. IrDA обеспечивает обмен данными на расстоянии до одного метра со скоростью 115 kbps. Инфракрасными портами снабжаются в настоящее время многие переносные устройства (notebook, laptop), а также принтеры 
Системные платы типа AII-In-One, в которых кроме встроенных контроллеров и портов имеется также и графический адаптер и, зачастую, звуковая плата, выпускаются в больших количествах, особенно фирмой Intel. Применение плат All-In-One ограничивалось всегда необходимостью использования специального корпуса типа slim, ultra slim, super slim и, кроме того, небольшим числом слотов расширения и недостаточными возможностями для дальнейшей модернизации. Тем не менее, тенденция интегрировать, как можно больше устройств в системную плату прослеживается вполне отчетливо (и не обязательно только в платах типа AII-In-One). Так, например, встроенные SCSI-адаптеры применяются уже достаточно давно 
СИСТЕМНЫЕ ПЛАТЫ PENTIUM 
Фирма ASUSTeK выпускает широкий набор системных плат под Pentium, как в однопроцессорной, так и в двухпроцессорной конфигурации. Используются chipset фирмы Intel (Triton, Neptune), а также фирмы SiS. Во всех платах применены версии BIOS фирмы AWARD и SCSI BIOS фирмы NCR, реализованные на основе Flash EPROM емкостью 1 M bit 
Пример: Модель РС1/1-Р55ТР4ХЕ рассчитана на процессоры Р54С с тактовыми частотами 75, 90, 100, 120, 133, 150 MHz. В ней используется chipset Intel Triton. Встроенный Bus Master Enhanced IDE контроллер обеспечивает обмен данными в режимах Р10 mode 3 и 4 и DMA mode 2. Имеются контроллеры флоппи-дисков и Enhanced Ports. BIOS фирмы Award поддерживает режим Plug&Play. Плата снабжена дополнительным слотом MediaBus, который может использоваться совместно со слотом РС1 для подключения комбинированных адаптеров, например графического, совмещенного со звуковой платой (шина MediaBus является неким аналогом шины ISA, только выведена на другой разъем) 
СИСТЕМНЫЕ ПЛАТЫ 486 
Фирма ASUSTeK поставляет классические, очень тщательно сконструированные модели плат для процессоров семейства. 486. Используется chipset фирм Intel и SiS. Все платы поддерживают широкую номенклатуру процессоров производства Intel (включая Pentium OverDrive Р24Т), AMD, Cyrix, UMC. Хотя локальная шина VLB, разработанная в свое время специально под процессоры семейства 486, сейчас активно вытесняется шиной РС1, на рынке все еще имеется большое количество качественных графических и других адаптеров, выполненных в этом конструктиве. Поэтому разъем под шину VLB сохранен даже в системных платах, использующих РС1. Модель PVI-486SP3 (с шинами PCI/VLB/ISA) собрана на chipset SiS 85С496&85С497, использует BIOS фирмы Award и поддерживает до 512 KB кэш-памяти. Плата имеет полный набор встроенных контроллеров. Модель PVI-486AP4 использует chipset Intel Green PC 824.20EX PCIset (Intel Aries) и содержит только Enhanced IDE контроллер. Наконец модель VL/1-486SV2GX4 на популярной микросхеме SiS 471 ориентирована на шину VLB (2 слота). Среди особенностей можно отметить поддержку кэш-памяти большого объема - до 1МВ. Новые версии плат PVI предусматривают Plug&Play, для более старых возможен upgrade для BIOS 
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ 
Системная плата должна обеспечивать достижение максимально высокой производительности как процессора и оперативной памяти, так и других частей компьютера — графических адаптеров, жестких дисков и прочих. Поэтому тестирование системной платы на производительность, предполагающее оценку быстродействия практически всех компонентов, дает полезную информацию не только о ней самой, но и об этих компонентах. Сопоставление результатов может помочь в выборе того или иного технического решения и конкретных типов комплектующих. Следует сразу оговориться, что не стоит абсолютизировать результаты какого-либо тестирования. Идеальных тестов не бывает, они в той или иной мере рассчитаны на оценку либо выделенных подсистем компьютера, либо на некоторые интегральные характеристики. В данном случае это не более чем ориентир, особенно полезный при настройке системы. Лучший тест - это конкретная рабочая среда конкретного пользователя 
Анализ результатов тестирования показывает, что хотя применение новых типов памяти и дает некоторый выигрыш в производительности, он невелик. Это легко понять с учетом того, что даже стандартная кэш-память второго уровня обеспечивает для типовых задач доступ к оперативной памяти со скоростью, достаточно близкой к максимально возможной для данного типа процессора, так что дальнейшее ускорение дается с большим трудом и не может быть значительным. Тем не менее, применение новых типов памяти является вполне оправданным, так как позволяет поднять реальную производительность при работе со многими приложениями и в мультизадачной среде. Из некоторых источников и публикаций можно сделать и еще один важный вывод. Он заключается в том, что главное средство повышения производительности всех подсистем компьютера, включая графическую и, с некоторыми оговорками, жесткие диски, — это использование более мощного процессора 
Оперативная память 
Практически все компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю 
Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, как она допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором вычислительных операций. Таким образом, этот вид памяти обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой — RAM (Random Access Memoiy). Для построения запоминающих устройств типа RAM используют микросхемы статической и динамической памяти 
Постоянная память обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в ходе выполнения микропроцессоров программы. Постоянная память имеет собственное наз-вание — ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, чт'о она обеспечивает только режимы считывания и хранения. Постоянная память обладает тем преимуществом, что может сохранягь информацию и при отключенном питании. Это свойство получило название энергонезависимость. Все микросхемы постоянной памяти по способу занесения в них информации (программированию) делятся на масочные (ROM), программируемые изготовителем, однократно программируемые пользователем (Programmable ROM) и многократно программируемые пользователем (Erasable PROM). Последние в свою очередь подразделяются на стираемые электрически и с помощью ультрафиолетового облучения. К элементам ЕРROM с электрическим стиранием информации относятся и микросхемы флэш-памяти. От обычных EPROM они отличаются высокой скоростью доступа и стирания записанной.информации. Вешняя память реализована обычно на магнитных носителях 
Оперативная память составляет не большую, но, безусловно, важнейшую часть персонального компьютера. Если от типа процессора зависит количество адресуемой памяти, то быстродействие используемой оперативной памяти во многом определяет скорость работы процессора, и в конечном итоге влияет на производительность всей системы 
Практически любой персональный IBM-совместимый компьютер оснащен оперативной памятью, реализованной микросхемами динамического типа с произвольной выборкой. (DRAM, Dynamic Random Access Memory). Каждый бит такой памяти физически представлен в виде наличия (или отсутствия) заряда на конденсаторе, образованном в структуре полупроводникового кристалла. Поскольку время хранения заряда конденсатором ограничено (из-за "паразитных" ; утечек), то, чтобы не потерять имеющиеся данные, необход]имо периодическое восстановление записанной информации, которое и выполняется в циклах регенерации (refresh cycle). Это является, пожалуй, одним из основных недостатков динамической памяти, в то время, как по критерию, увеличивающему информационную емкость, стоимость и энергопотребление, этот тип памяти во многих случаях предпочтительнее статической памяти (SRAM, Static RAM). Последняя в качестве элементарной ячейки памяти использует так называемый статический триггер. Этот тип памяти обладает высоким быстзодействием и, как правило, используется в самых "узких". местах системы, например, для организации памяги 
Корпуса и маркировка 
Элементы динамической памяти для персональных компьютеров бывают конструктивно выполнены либо в виде отдельных микросхем в корпусах типа DIP (Dual In line Package), либо в виде модулей памяти типа SIP/SIPP (Single In line Pin Package) или типа SIMM (Single In line Mernory Module). Модули памяти представляют собой небольшие текстолитовые платы с печатным монтажом с установленными на них микросхемами памяти в DIP-корпусах. При этом для подключения к системной плате на SIMM используется печатный ("ножевой") разъем, а на модулях SIP — штыревой 
Логическая организация памяти 
Используемый в IBM PC/XT процессор i8086 через свои 20 адресных линий может иметь доступ к пространству памяти всего в 1 Мбайт. Но в то время, когда появились эти компьютеры, возможность увеличения доступной оперативной памяти в 10 раз (по сравнению с обычными 64 Кбайт) была просто фантастической. Отсюда наверно и появилась "волюнтаристская" цифра — 640 Кбайт. Эти первые 640 Кбайт адресуемого пространства в IBM-совместимых компьютерах называют обычно стандартной памятью (conventional memory). Оставшиеся 384 Кбайт были зарезервированы для систем использования и носят название памяти в верхних или высших адресах (UMB, Upper Memory Blocks). Эта область памяти резервируется под размещение системного ROM BIOS (Read Only Меш Basic Input Output System), видеопамяти и ROM-памяти, полнительных адаптеров 
Дополнительная, или ехрanded-памягь 
Почти на всех персональных компьютерах область UMB редко оказывается заполненной полностью. Пустует, как правило, область расширения системного ROM BIOS часть видеопамяти и области под дополнительные модули ROM. На этом и базируется спецификация дополнительной памяти EMS (Expanded Memory Specification), разработка фирмами Lotus Development, Intel и Microsoft (поэтому называемая иногда LIM-спецификацией) еще в 1985 г. и позволяющая использовать оперативную память свыше стандартных 640 Кбайт для прикладных программ. Принцип использования дополнительной памяти основан на переключении блоков (страниц) памяти. В выделяется незанятое "окно" (page frame) в 64-Кбайт, которое разбито на 16-килобайтные страницы. Программные и аппаратные средства позволяют отображать любой 16-килобайтный сегмент этой дополнительной expanded-иамйти в любой из выделенных 16-килобайтных страниц окна. Хотя микропроцессор всегда обращается к данным, хранимым в окне (адрес 1 Мбайт), адреса этих данных могут быть смещены в дополнительной памяти относительно окна на несколько мегабайт. Спецификация LIM/EMS 4.0 позволяет использовать до 2048 логических страниц и расширить объем адресуемой памяти до 32 Мбайт. Кроме этого, как и в EMS, физические страницы могут быть расположены в любом месте памяти , отличный от 16 Кбайт. Таким образом могут задействоваться области видеопамяти и UMB. Возможности спецификации позволяют, в частности, организовать многозадачный режим работы 
Paсширенная, или ехрanded-памягь 
Компьютеры, использующие процессор i80286 с 24-разрядными адресными шинами, физически могут адресовать 16 Мбайт, а в случае процессоров i80386/486 — 4 Гбайта памяти. Такая возможность появляется только при защищённом режиме работы процессора (protected mode), которого операционная система MS DOS не поддерживает. Расширенная память располагается выше области адресов 1 Мбайт. Для работы с extended-памятью микропроцессор должен переходить из реального в защищенный режим и обратно. Микропроцессоры i80386/486 выполняют эту операцию достаточно легко, чего не скажешь о i80286. При наличии соответствующего программного драйвера расширенную память можно эмулировать как дополнительную. Аппаратную поддержку в этом случае должен обеспечивать процессор не ниже i80386 или вспомогательный набор специальных микросхем 
Кэш-память 
Кэш-память предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленных устройств, таких, например как динамическая память с относительно быстрым микропроцессором. Использование кэш-памяти позволяет избегать циклов ожидания в его работе, которые снижают производительность всей системы 
У микропроцессора, синхронизируемого, например, тактовой частотой 33 МГц, тактовый период составляет приблизительно 30 нс. Обычные современные микросхемы динамической памяти имеют время выборки от 60 до 80 нс. Отсюда, в частности, следует, что центральный процессор вынужден простаивать 2- 3 периода тактовой частоты (т.е. имеет 2-3 цикла ожидания), пока информация из соответствующих микросхем памяти установится на системной шине данных компьютера. Понятно, что в это время процессор не может выполнять никакую другую работу. Такая ситуация ведет обычно к тому, что общая производительность системы снижается, что, разумеется, крайне нежелательно 
С помощью технологии обработки, использующей кэш-память, обычно делается попытка согласовать работу медленных внешних устройств с быстрым процессором. В переводе с английского слово "сасhе" означает не что иное, как убежище или тайник. Эти значения, очевидно, можно толковать по-разному: и как то, что кэш, по сути, является промежуточным буферным запоминающим устройством, и как то, что работа кэш-памяти практически прозрачна (т.е. невидима) для пользователя. Кстати, в отечественной литературе синонимом кэш-памяти является термин "сверхоперативная память" 
Соответствующий контроллер кэш-памяти должен заботиться о том, чтобы команды и данные, которые будут необходимы микропроцессору в определенный момент времени, оказывались в кэш-памяти именно к этому моменту. При некоторых обращениях к оперативной памяти соответствующие значения заносятся в кэш. В ходе последующих операций чтения по тем ке адресам памяти обращения происходят только к кэш-память, без затраты процессорного времени на ожидание, которое неизбежно при работе с основной динамической памятью. В персональных компьютерах технология использования кэш-памяти находит применение прежде всего при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью, а также между основной памятью и внешней (накопителями на магнитных носителях) 
На кристалле микросхемы оперативной памяти SRАМ находится огромное количество транзисторов. Как уже говорилось, принщп работы ячейки динамической памяти состоит в сохранении ; заряда на крошечном конденсаторе, выполненном в полупроводниковой структуре кристалла. Понятно, что для того чтобы зарядить конденсатор до определенного значения, необходимо некоторое время. Чтобы конденсатор разрядился, также необходимо определенное время. Таким образом, в результате процессов заряда и разряда конденсатора ячейка памяти устанавливает либо в состояние 1, либо в состояние 0. Поскольку для заряда и разряда конденсатора необходимо вполне определенное (и немалое) время, то в этом и кроется причина ограниченного быстродействия динамической памяти 
Статическая же память основана на триггерах, в которых применяются интегральные транзисторы-переключатели. Такие транзисторы используют ключевой принцип работы: они либо закрыты, либо открыты. Конечно, на переход транзистора из одного состояния в другое также необходимо какое-то время, однако оно существенно меньше времени заряда-разряда конденсатора, выполняющего роль элемента памяти. Наряду с таким достоинством, как быстродействие по отношению к динамической памяти, статическая память имеет и недостатки. Она потребляет больший ток и имеет более сложную архитектуру -- на одну ячейку памяти требуется больше транзисторов. Как следствие этого, статическая память существенно дороже динамической. Кроме того, при одинаковом коэффициенте интеграции статическая память обладает значительно меньшей информационной емкостью 
При обмене данными возникает похожая проблема. Адреса данных, которые вскоре понадобятся процессору для обработки, находятся в большинстве случаев рядом с адресами данных, обрабатываемых непосредственно в данное время. Поэтому кэш-контроллер должен также заботиться о размещении всего блока данных в статической памяти 
Метод Write Through, называемый также методом сквозной записи, предполагает наличие двух копий данных — одной в основной памяти, а другой — в кэш-памяти. Каждый цикл записи процессора в память идет через кэш. Это обусловливает, конечно, высокую загрузку системной шины, так как на каждую операцию модификации данных приходится две операции записи. Поэтому каждое обновление содержимого кэш-памяти ощутимо сказывается на работе шины. С другой стороны, микропроцессор по-прежнему вынужден ожидать окончания записи в основную память 
Метод Buffered Write Through является разновидностью метода Write Through и называется также методом буферизованной сквозной записи. Для того чтобы как-то уменьшить загрузку шины, процесс записи выполняется в один или несколько буферов, которые работают по принципу FIFO (First Input-First Output). Таким образом, цикл записи для микропроцессора заканчивается практически мгновенно (т.е. когда данные записаны в буфер), хотя информация в основной памяти еще не сохранена. Сам же микропроцессор может выполнять дальнейшую обработку команд. Конечно, соответствующая логика управления должна заботиться о том, чтобы своевременно опустошать заполненные буферы. При использовании данного метода процессор полностью освобожден от работы с основной памятью 
При использовании метода Write Back, называемого также методом обратной записи, цикл записи микропроцессора происходит сначала в кэш-память, если там есть адрес приемника. Если адреса приемника в кэш-памяти не оказывается, то информация записывается непосредственно в память. Содержимое основной памяти обновляется только тогда, когда из кэш-памяти в нее записывается полный блок данных, называемый длиной строки-кэша (cache-line) 
При работе с кэш-памятью применяется ассоциативный принцип, когда старшие разряды адреса используются в качестве признака, а младшие — для выбора слова. Архитектура кэш-памяти определяется тем, каким образом память отображается на кэш. Существуют три разновидности отображения: кэш-память с прямым отображением, частично ассоциативная и полностью ассоциативная. При прямом отображении каждая ячейка основной памяти может отображаться только на одну ячейку кэша, в частично ассоциативной —на две и больше (т.е., если одна ячейка кэша занята, можно использовать другую). В случае наличия четырех входов кэш-память называют 4-канальной частично ассоциативной, как, например, у i486. При полностью ассоциативном подходе в качестве разрядов признаков используются все адресные разряды 
BIOS и CMOS RAM 
Базовая система ввода-вывода BIOS (Basic Input Output System) называется так потому, что включает в себя обширный набор программ ввода-вывода, благодаря которым операционная система и прикладные программы могут взаимодействовать с различными устройствами как Самого компьютера, так и с устройствами, подключенными к нему. Вообще говоря, в архитектуре IBM-совместимого компьютера система BIOS занимает особое место. С одной стороны, ее можно рассматривать, как составную часть аппаратных средств, с другой стороны, она является как бы одним из программных модулей операционной системы 
Заметим, что система BIOS, помимо программ взаимодействия с аппаратными средствами на физическом уровне, содержит программу тестирования при включении питание компьютера POST (Power-On-Self-Test) и программу начального загрузчика. Последняя программа необходима для загрузки операционной системы с соответствующего накопителя 
Система BIOS в IBM-совместимых компьютерах реализована в виде одной или двух микросхем, установленных на системной плате компьютера. Наиболее перспективным для хранения системы BIOS является сейчас флэш-память. BIOS на ее основе имеют, например, системные платы фирм Intel, Mylex, Compaq и т.д. Это позволяет легко модифицировать старые или добавлять дополнительные функции для поддержки новых устройств, подключаемых к компьютеру 
Поскольку содержимое ROM BIOS фирмы IBM было защищено авторским правом (т.е. его нельзя подвергать копированию), то большинство других производителей компьютеров вынуждены были использовать микросхемы BIOS независимых фирм, системы BIOS которых, разумеется, были практически полностью совместимы с оригиналом. Наиболее известны из этих фирм три: American Megatrends Inc. (AMI), Award Software и Phoenix Technologies 
CMOS RAM 
Система BIOS в компьютерах, основанных на микропроцессорах i80286 и выше, неразрывно связана с неизменяемой памятью (CMOS RAM), в которой хранится информация о текущих показаниях часов, значение времени для будильника, конфигурации компьютера: количестве памяти, типах накопителей и т.д. Именно в этой информации нуждаются программные модули системы BIOS. Название CMOS RAM обязано тому, что эта память выполнена на основе структур КМОП (CMOS - Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) которые, как известно, отличаются малым энергопотреблением 
В системе BIOS имеется программа, называемая Setup, которая может изменять содержимое CMOS-памяти. Вызывается эта программа определенной комбинацией клавиш, которая обычно выводится в качестве подсказки на экран монитора после включения питания компьютера. Во время загрузки компьютера можно запустить программу Setup для системы BIOS 
	Напомним, что под обычными установками (Standard CMOS Setup) мы понимаем информация дате (месяц, день, год), текущих показаниях часов (часы, минуты, секунды), количестве стандартной и расширенной мяти (в килобайтах), технических параметрах и типе накопителей, дисплея, а также о подключении клавиатуры. Заме например, что если в этой программе в строке Keyboard сказать "Not Installed", то даже при отсутствии клавиатуры компьютер не выдаст сообщения об ошибке 
Расширенные установки (Advanced CMOS Setup и Advanced ChipSet Setup) включают в себя дополнительные возможности конфигурирования системной платы. Наиболее общими являются, например, такие возможности, как допустимая скорость ввода символов с клавиатурв (по умолчанию 15 символов в секунду), тестирование, тестирование памяти выше границы 1 Мбайт, разрешение использования арифметического сопроцессора Weitek, приоритет или последовательность загрузки (т.е. попытка загрузки компьютера сначала с накопителя со сменным, а затем несменным носителем или наоборот), установка определенной тактовой частоты микропроцессора при включении, разрешение парольной защиты и т.д. Как правило, расширенные установки допускают определение областей "теневой" (shadow) памяти для системной ROM BIOS, а также ROM BIOS видеоадаптеров, контроллеров накопителей и дополнительных адаптеров. Кроме этого, возможна установка тактовой частоты системной шины, а также числа тактов ожидания (или временной задержки) для микропроцессора при обращении к устройствам ввода-вывода, оперативной и/или кэш-памяти 
Заметим, что в случае повреждения микросхемы CMOS RAM (а также при разряде батареи или аккумулятора) программа Setup имеет возможность воспользоваться некой информацией по умолчанию (BIOS Setup Default Values), которая хранится в таблице соответствующей микросхемы ROM BIOS 
НОВЫЕ ВИДЫ ПАМЯТИ 
Резкое повышение быстродействия процессоров и переход на 32-разрядные многозадачные операционные системы существенно поднимают требования и к другим компонентам компьютера. Важнейшим из них является оперативная память. Возрастание внешних тактовых частот процессоров с 33-40 МГц, характерных для семейства 486 (486DX2-66/80 и 486DX4-100/120), до 50-66 МГц для Pentium (Pentium 75/90/100/120/133), требует прежде всего адекватного увеличения быстродействия подсистемы памяти. Поскольку в качестве оперативной используется относительно медленная динамическая память DRAM (Dynamic Random Access Memory), главный способ увеличения пропускной способности основан на применении кэш-памяти. Кроме встроенной в процессор кэш-памяти первого уровня применяется и кэш-память второго уровня (внешняя), построенная на более быстродействующих, чем DRAM, микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM). Для высоких тактовых частот нужно увеличивать быстродействие SRAM. Кроме того, в многозадачном режиме эффективность работы кэш-памяти также может снижаться. Поэтому актуальной становится задача не только увеличения быстродействия кэш-памяти, но и ускорения непосредственного доступа к динамической памяти. Для решения этих проблем начинают использоваться новые типы статической и динамической памяти 
Требования к объемам памяти диктуются программным обеспечением. При использовании Windows оценить необходимое количество памяти можно на основе тестов Winstone, использующих наиболее популярные приложения Windows. Соответствующие данные представлены на рисунке. 

Статическая память 
В качестве кэш-памяти второго уровня практически всегда применялась (и до сих пор продолжает широко применяться) стандартная асинхронная память SRAM. При внешних тактовых частотах порядка 33 МГц хорошие результаты давала статическая память со временем выборки 15-20 ns. Для эффективной работы на частотах выше 50 МГц такого быстродействия уже недостаточно. Прямое уменьшение времени выборки до нужных величин (12-8 ns) обходится дорого, так как требует зачастую применения дорогой технологии Bi-CMOS вместо CMOS, что неприемлемо для массового рынка. Поэтому предлагаемое решение заключается в применении новых типов памяти с усовершенствованной архитектурой, которые первоначально были разработаны для мощных рабочих станций. Наиболее перспективна синхронная SRAM. В отличие от обычной асинхронной, она может использовать те же тактовые сигналы, что и остальная система, поэтому и называется синхронной. Она снабжена дополнительными регистрами для хранения информации, что освобождает остальные элементы для подготовки к следующему циклу еще до того, как завершился предыдущий. Быстродействие памяти при этом увеличивается примерно на 20%. Эффективную работу на самых высоких частотах может обеспечить особая разновидность синхронной SRAM — с конвейерной организацией (pipelined burst). При ее применении уменьшается число циклов, требующихся для обращения к памяти в групповом режиме. Пример для тактовой частоты 66 МГц (Pentium 100 и Pentium 133) приведен в таблице1 . В случае группового режима чтения-записи для первого обращения нужно 3 цикла, для каждого следующего — только 1 

Тип цикла 	Асинхронная SRAM 	Конвейерная SRAM 	
Single Read 	3 	3 	
Single Write 	4 	3 	
Burst Read 	3-2-2-2 	3-1-1-1 	
Burst Write 	4-3-3-3 	3-1-1-1 	
Динамическая память 
Так же, как и для статической памяти, прямое сокращение времени выборки для динамической памяти достаточно трудно технически осуществимо и приводит к резкому росту стоимости. Поэтому ориентация в новых системах идет на микросхемы со временем выборки 60-70 ns. Стандартные микросхемы DRAM имеют страничную организацию памяти — Fast Page Mode (FPM), которая позволяет значительно ускорить доступ к последовательно расположенным (в пределах страницы) данным по сравнению со случаем произвольной выборки. Поскольку обращения к последовательно расположенным данным в реальных задачах встречаются очень часто, применение FPM DRAM заметно повышает производительность. FPM DRAM со временем выборки 60-70 ns обеспечивает необходимые характеристики для тактовых частот 33-40 МГц. При повышении тактовой частоты обеспечить надежное и быстрое считывание данных в страничном режиме уже не удается. Эту проблему в значительной степени решает применение памяти нового типа - EDO DRAM (Extended Data Output DRAM). От обычной памяти со страничной организацией она отличается наличием дополнительных регистров для хранения выходных данных. Увеличивается время, в течение которого данные хранятся на выходе микросхемы, что делает выходную информацию доступной для надежного считывания процессором даже при высоких тактовых частотах (фактически время между обращениями в страничном режиме можно уменьшить до 30 ns по сравнению с 45 ns для FPM) 
Радикальный, но не общепризнанный подход к повышению быстродействия динамической памяти заключается во встраивании в микросхемы DRAM собственной кэш-памяти. Это Cached DRAM (CDRAM) и Enhanced DRAM (EDRAM). Память CDRAM выпускается фирмой Mitsubishi и имеет 16 KB кэш-памяти как на 4, так и на 16 Mbit кристалле, обмен между динамической и встроенной кэш-памятью осуществляется словами шириной 128 разрядов 
Вообще говоря, применение новых типов динамической памяти позволяет получать высокую производительность даже и без применения кэш-памяти второго уровня (если кэш-память первого уровня — типа write back), особенно в случае CDRAM и Enhanced DRAM, которые именно так и используются. Однако подавляющее большинство систем для достижения максимальной производительности строится все-таки с использованием кэш-памяти второго уровня. Для них наиболее подходит память типа EDO DRAM. К тому же она стала уже промышленным стандартом, и ее доля будет преобладать в микросхемах памяти емкостью 16 Mbit и более. Фактически эта память приходит на смену стандартной FPM DRAM и ее можно применять в любых системах вместо стандартной 
КОНСТРУКТИВ 
Несмотря на то, что наиболее популярным конструктивом для динамической памяти по-прежнему остается SIMM (Single In-line Memory Module), начинают применяться и другие стандарты. Возникновение новых стандартов вызвано необходимостью решения двух основных проблем. Первая связана с увеличением плотности упаковки элементов памяти, особенно актуальной для рабочих станций, использующих память очень большого объема, и мобильных систем. Вторая — с обеспечением устойчивой работы при высоких частотах, которая зависит от размеров, емкости и индуктивности соединителя. Большую по сравнению с SIMM плотность упаковки и, соответственно, объем памяти могут обеспечить модули типа DIMM (Dual In-line Memory Module), у которых, в отличие от SIMM, контакты на обеих сторонах модуля не объединены, а могут использоваться независимо 
Микросхемы стандартной статической памяти в основном выпускаются в корпусах типа DIP и SOJ. Память типа pipelined burst либо запаивается на системную плату сразу в процессе ее изготовления, либо поставляется в виде модулей 
ЖЕСТКИЕ ДИСКИ 
Большая часть жестких дисков, представленных на мировом рынке, выпускается специализированными фирмами — Quantum, Seagate, Conner, Western Digital, Maxtor и некоторыми другими 
Жесткие диски с интерфейсом IDE 
Жесткая конкуренция и особая важность в этих условиях ценового фактора требуют от производителей массовой продукции использования самых современных технологических достижений. За счет применения записи с высокой плотностью (400 Mbit на квадратный дюйм) стандартное значение емкости, приходящейся на один диск (носитель), достигло 540 MB. Это позволяет уменьшить не только количество дисков, но и магнитных головок и других элементов, а значит снизить цену и повысить надежность. При применении таких дисков линейка выпускаемых моделей по емкости выглядит следующим образом: 540 MB, 1.0, 1.6, 2.2 GB и т. д. Практически все ведущие производители переходят на выпуск моделей с такой плотностью записи, которая уже находится на пределе возможностей стандартной технологии, основанной на применении тон-копленочных магнитных головок. Радикальное средство — переход на магниторезистивные головки — является для большинства фирм довольно дорогостоящим, так как технологией их массового производства обладают только IBM и Fujitsu. Поэтому начинают применяться некоторые другие решения. Так, фирма Maxtor в новых моделях cepиях Durarigo (540 MB, 1 GB и 1.6 GB) начала применять особую технологию Proximity recording с псевдо-контактирующей магнитной головкой Tripad (тонкопленочной) и алмазоподобным углеродным покрытием носителя. Головка находится на очень близком расстоянии от диска , а в отдельных случаях может даже касаться его поверхности, что не приводят, однако, к. повреждению магнитного слоя, защищенного прочным покрытием. Maxtor, а также некоторые другие фирмы рассматривают эту технологию как более дешевую альтернативу магниторезистивным головкам и PRML для плотностей записи до 1000 Mbit на квадратный дюйм 
Интерфейс Enhanced IDE, ставший основным для массовой продукции, несмотря на очень хорошие скорости передачи, все же уступает интерфейсу SCSI по возможностям, особенно в многозадачных средах. Ситуация, возможно, улучшится с принятием спецификации АТА-3, в которой, по предварительным данным, будут дополнения (command overlapping and queuing, predictive failure analysis bit и некоторые другие), позволяющие в некоторой степени приблизиться к SCSI как по эффективности отработки запросов, так и по контролю за целостностью данных 
  
    Жесткие диски с интерфейсом SCSI 
Если 90% жестких дисков, устанавливаемых в персональные компьютеры, имеют интерфейс Enhanced IDE, и только 10% — SCSI, то для компьютеров, используемых в качестве серверов, доля SCSI увеличивается до 90%. Интерфейс SCSI обеспечивает большие преимущества при работе в многозадачном режиме, поэтому, несмотря на более высокую цену по сравнению с IDE, доля SCSI жестких дисков будет увеличиваться и для персональных компьютеров. На нижнем краю диапазона выпускаемых дисков находятся модели, использующие ту же механику, что и соответствующие диски Enhanced IDE. Соответственно, они обладают такими же параметрами. Благодаря невысокой цене и хорошей производительности, область их применения очень широка, начиная от персональных компьютеров. Большая же часть продукции имеет повышенную емкость и ориентирована на достижение самого высокого уровня производительности. Поэтому использование передовых технологий — магниторезистивных головок и PRML (применяются во всех моделях IBM и Fujitsu и некоторых моделях других фирм) и усовершенствованных интерфейсов — приобретает первостепенное значение. Такие диски обладают самыми высокими параметрами — при емкости 4-8 GB (IBM довела емкость 3.5" моделей до 20 GB) они имеют кэш-память 512-1024 KB, скорость вращения 7200 об/мин и среднее время поиска меньше 10 ms. В некоторых случаях лимитирующим фактором становится быстродействие интерфейса, поэтому кроме стандартного Fast SCSI-2 со скоростью передачи 10 MB/s применяются также Fast Wide SCSI-2 (SCSI-3) на 20 MB/s, Ultra SCSI (40 MB/s) 
Жесткие диски для аудио и видео 
Развитие multimedia вызвало значительный интерес к так называемым аудио/видео жестким дискам как со стороны потребителей, так и производителей. Обычные диски оптимизированы для быстрого доступа и быстрой передачи относительно небольших блоков информации, т. е, для максимального количества операций ввода/вывода в единицу времени. Для работы со звуком и видео должна обеспечиваться, наоборот, непрерывная передача информации в течение достаточно длительного времени с практически постоянной скоростью, как в случае с магнитной лентой. Обычные диски из-за периодической процедуры термической калибровки и повторного чтения в случае возникновения ошибок допускают перерывы в передаче информации на время, достигающее сотен миллисекунд, что приводит к неприятным последствиям при воспроизведении изображения и звука. Реально встречающиеся перерывы можно неитрализовать с помощью кэш-памяти очень большого объема, но это дорогостоящее решение. Первые специализированные диски для аудио и видео выпустила фирма Micropоlis. В настоящее время соответствующими возможностями начинают оснащать свои изделия большинство ведущих производителей — IBM, Fujitsu, Seagate, Quantum 
В дисках новой конструкции проблемы, связанные с термической калибровкой решаются относительно легко, так как сервоинформация хранится не на отдельной выделенной поверхности. а распределена по рабочим поверхностям. Требуется только модификация встроенного контроллера для оптимизации процедуры термической калибровки. На уровне контроллера оптимизируется и процедура коррекции ошибок. Поэтому на основе одной и той же механики можно создавать и обычные и аудио/видео жесткие диски. Такой подход позволяет выпускать комбинированные (т. е. переключаемые) диски без особых дополнительных затрат 
	Разные фирмы применяют отличающиеся подходы к производству аудио/видео дисков. Так, пионер в этой области фирма Micropolis выделила их в отдельное производство. Seagate ориентируется на комбинированные диски, которые можно применять как для аудио/видео, так и в обычном режиме. Это некоторые модели серии Decathlon с ин-герфеисом как SCSI, -так и Fast ATA (Enhanced ide) 
	Для аудио/видео жестких дисков важным параметром является гарантированная скорость передачи информации. Для первых дисков фирмы Micropоlis она составляла 2.9 MB/s, у современных моделей Gold Line увеличена до 4 MB/s. IBM для своих дисков Ultrastar AV гарантирует 5 MB/s 
Жесткие диски 2.5" и 1.8" 
Ориентированные изначально на мобильные применения, миниатюрные жесткие диски значительно усовкршенствовались и не уступают моделям для настольных конструкций. Жесткие диски в стандарте PCMCIA с форм-фактором 1.8" не смогли занять место штатных устройств массовой памяти для компьютеров типа notebook и laptop, на которое они вполне обоснованно претендовали. Поэтому объемы их выпуска ограничены, и они в основном применятся для обмена информацией и для индивидуальной работы с какими-либо данными. При постоянно растущих требованиях к емкости дисков оказалось невозможным обеспечить приемлемый уровень цен при применении столь сложной -технологии, поэтому функции миниатюрных устройств массовой памяти в основном возлагаются на модели с форм-фактором 2.5", максимальная емкость которых превышает уже 1 GB. Фирме Maxtor, лидеру в производстве сверхминиатюрных изделий, удалось перенести know how, разработанное для 1.8" жестких дисков MobileMax, на 2.5" модели, что позволило выйти сразу на уровень максимально достигнутой емкости при меньших, чем у других фирм размерах. Жесткие диски серии Laramie с интерфейсом Enhanced IDE при толщине всего 12.5 мм имеют емкость 837 MB, 1GB и 1.34 GB. В них применена технология proximity recording и контроллер на базе сигнального процессора 
Fujitsu производит 2.5" диски серий Hornet 5 и 6, в которых применяются магниторезистивные головки и PRML. Емкость дисков составляет 508 MB, 768 MB и 1 GB, интерфейсы — Enhanced IDE и Fast SCSI-2. Диски обладают высокой производительностью и малым потреблением энергии. Модели с интерфейсом SCSI предназначены не только для применения в notebook фирмы Apple, но могут использоваться и в настольных компьютерах, а также для создания компактных и надежных RAID-массивов 
Надежность 
Как для самых емких и производительных жестких дисков с интерфейсом SCSI, так и для массовых моделей Enhanced IDE, важнейшим параметром остается надежность. Современные диски обладают очень высокой надежностью, время наработки на отказ у некоторых моделей достигает 1 000 000 часов. Однако не следует забывать, что надежность, оцененная по MTBF (Mean Time Between Failure), — это понятие общее и статистическое, а перед пользователем стоит задача, как перевести его в конкретное и индивидуальное. Традиционные подходы к повышению надежности хранения данных широко известны — это резервное копирование и применение массивов из нескольких дисков (RAID — Redundant Array of Inexpensive Disks). Несколько слов о RAID. Это решение, повышающее не тольо надежность, но и производительность, никогда не относилось к разряду дешевых и доступных. Однако сейчас, с уменьшением стоимости SCSI жестких дисков, массивы начинают предлагаться довольно широко, чему способствует также появление относительно дешевых RAID контроллеров (разрабатываются даже и в ближайшее время появятся контроллеры, встроенные в системную плату). Наконец, появился принципиально новый подход, применимый и к индивидуальному диску, — SMART (Self-Monitoring, Analysis аnd Reporting Technology). Он может использоваться практически для любой компьютерной периферии и предлагает наличие- всроенных в устройство средсгв caмодиагностики. SMART предусматривает использование некоторых реализованных на уровне встроенного в жесткий диск контроллера процедур, которые проверяют состояние важнейших частей — двигателя, магнитных головок, рабочих поверхностей, самого контроллера. Эта информация передается в компьютер, который ее анализирует. Возможно также определить "пробег" жесткого диска, число включений/выключений. Совсем недавно Seagate и Quantum также начали применять SMART в своих жестких дисках. Использование SMART, хотя и позволяет довольно подробно контролировать состояние диска, не является панацеей, так как появление некоторых дефектов практически не-возможно предсказать 
Видеоконтроллеры, акселераторы, видеоускорители 
Традиционно основные усилия разработчиков графических адаптеров были направлены на повышение разрешений, достигаемых при большой глубине цвета (True Color, т. е. 24 bit или 16.7 млн. цветов), и на ускорение выполнения возможно большего количества графических операций. Все это требуется в первую очередь для профессиональной работы в области графики, анимации, САПР. Некоторые принципиальные моменты, и прежде всего стоимостные, не позволяют продукции, рассчитанной на массового потребителя, развиваться по этому же пути. Да это на данном этапе и не нужно, так как режимы с самыми высокими разрешениями не доступны для большинства находящихся в эксплуатации мониторов. Гораздо важнее обеспечить возможность качественного воспроизведения "живого" видео, которое остается практически единственной областью, пока еще не освоенной основной массой современных компьютеров. До последнего времени сделать это можно было только с помощью дополнительного multimedia оборудования — видео платы или MPEG-проигрывателя. Сейчас появился и другой подход, ставший возможным благодаря возросшей производительности процессоров. Он основан на применении для декодирования изображений не аппаратных, а программных средств в сочетании с некоторыми элементами аппаратной поддержки, встраиваемыми в графические адаптеры. То есть сами адаптеры приобретают функции видео ускорителя (в дополнение к Windows ускорителю) 
Большинство новых моделей графических адаптеров использует спецификацию DCI-1.0 и относится к разряду Windows и видео-ускорителей. Они на аппаратном уровне реализуют такие операции, как преобразование цветовых пространств, масштабирование, декодирование сжатых изображений. Возможно воспроизведение изображения с дисков Video CD с помощью чисто программных MPEG-1 декодеров (хорошие результаты получаются для процессоров Pentium 90 и выше) 
Новым моментом является также интеграция графического адаптера с другими устройствами, например, с платой для захвата изображений, аппаратным MPEG-проигрывателем или звуковой платой 
Chipset 
Ведущие изготовители chipset для графических адаптеров — фирмы S3, ATI, Cirrus Logic, Trident и другие — предусмотрели в новом поколении своих изделий кроме стандартной Windows акселерации также и ускорение видео операций, причем для последних хорошие результаты получаются даже при использовании стандартной динамической памяти и EDO DRAM. Однако по-прежнему достичь одновременно высоких значений для скорости регенерации, разрешения и глубины цвета удается только при применении двух портовой памяти типа VRAM и WRAM 
Особого внимания заслуживают chipset фирмы S3 - Vision 868 (для DRAM и EDO DRAM) и Vision 968 (для VRAM). Они имеют 64-разрядную архитектуру и ускоряют многие графические и видео операции (DCI-1.0): bitbit, рисование линий, заполнение прямоугольников, растровые операции, конвертацию цветового пространства (YUV 4:1:1 и 4:2:2, 16-bit, 16.7 млн. цветов — в RGB), билинейное масштабирование, растрирование dithering), сжатие изображения и некоторые другие. Поддерживаются популярные видео кодеки — CinePak, MPEG, Indeo, Motion JPEG. Имеется программное обеспечение для Windows U, Windows 95, Windows NT, OS/2 Warp, Video for Windows, Quicktime for Windows, для декодирования MPEG 
64-разрядные chipset ATI Mach264CT фирмы ATI TGU19680 фирмы Trident также ускоряют выполнение видео операций и рассчитаны на разные типы памяти — они поддерживают DRAM и EDO RАМ, VRAM (ATI) и WRAM (Trident) 
Новые графические адаптеры 
В большинстве новых моделей применяется chipset с функциями ускорения видео в соответствии с DCI-1.0 и скоростной цифроаналоговый преобразователь RAMDAC (иногда встроенный в Chipset), обеспечивающий полосу пропускания, достаточную для высоких скоростей регенерации. Предусматривается поддержка режима Plug&Play для монитора с помощью VESA Display Data Channel (DDC 1/2), а также управления энергосбережением VESA Display Power Management Signaling (DPMS). Устанавливаются разъемы VESA Advanced Feature Connector (VAFC). Свойственные системам с DRAM ограничения по скорости регенерации при больших разрешениях и глубине цвета можно преодолеть с помощью оригинальной 192-разрядной архитектуры самого графического адаптера 
МАГНИТООПТИКА 
Сейчас все больше пользуются популярностью магнитооптические накопители, использующие сменные носители для записи и хранения информации. Магнитооптика очень универсальна. Она ориентирована на работу с данными большого объема, и потому особую важность приобретают время их обработки и стоимость хранения 
В 1995 году объем производства магнитооптических накопителей оценивался в 1.1 млн. шт. для 3.5" и 0.5 млн. для 5.25" устройств, а в следующем году произошел значительный рост рынка. Магнитооптика является сравнительно новой и бурно развивающейся технологией, поэтому на рынке, наряду с крупнейшими производителями устройств массовой памяти, достойно представлены и некоторые специализированные фирмы, способные воплощать новаторские решения в продукцию высочайшего качества 
Накопители 5,2'' 
Для этих устройств используется одинаковы. В то же время реальное быстродействие в большинстве случаев определяется еще и объемом и эффективностью встроенной кэш-памяти, а также временем поиска. Большинство накопителей на 1.3 GB имеет кэш-память 1 MB, и очень немного моделей — 4 MB. Судить можно по величине максимального времени поиска. Появление следующего поколения накопителей, использующих диски емкостью 2.6 GB, ожидается в ближайшее время, как только будут приняты соответствующие стандарты, которые необходимы, чтобы продукция разных фирм была совместима 
Но у существующей магнитооптики есть один недостаток – запись осуществляется за два прохода, т.е. она в два раза медленнее считывания. Но скорее всего этот недостаток будет устранен. Однопроходная запись уже была реализована в относительно медленных магнитооптических накопителях системы Mini Disk фирмы Sony (2.5", 140 MB). Создаются первые скоростные устройства, использующие подобную технологию 
Накопители 3.5" 
		Емкость таких магнитооптических накопителей 230 МВ. Они пользуются все большей популярностью. Такие диски можно использовать для хранения больших объемов информации, для обмена данными в издательском деле, графических приложениях и т. д. В будущем, они возможно будут использованы для хранения историй болезни в медицине. Представьте себе, что у каждого пациента будет свой диск, емкости которого хватит на многие годы, даже если записывать на него графические данные, получаемые при томографических и других современных методах исследования. Сейчас накопители 3.5" уже применяются и в компьютерах типа ноутбук 
Магнитооптические библиотеки 
Сейчас для магнитооптических библиотек, использующих 5.25" диски , главное – не увеличение емкости, а новые решения, благодаря которым расширяется область их применения. Эти устройства довольно перспективны, их емкость быстро растет и превышает уже 1000 GB. Такие библиотеки можно использовать для резервного копирования и обеспечения непосредственного доступа в сетевых средах. Фирма Maxoptix предлагает устройства, благодаря которым удается достичь скорости резервного копирования, превышающей 3 GB в час, и в два раза большей скорости восстановления. Идея реализована на базе магнитооптических библиотек MaxLyb, использующих быстродействующие накопители T3-1300 и роботизированные приводы для автоматической смены дисков 
Современные магнитооптические устройства обладают гораздо более высокой надежностью, чем ленточные (в 5 раз), сами диски имеют большой гарантированный срок хранения (50 лет) и невысокую цену — 10 центов в расчете на 1 MB 
ПРИВОДЫ CD-ROM 
		В последнее время требуются CD-ROM с высокой скоростью. Причем вопрос перехода на них с менее скоростных решается простым отказом от производства моделей с меньшей скоростью. Таким же образом уже решен и вопрос о применении proprietary IDE интерфейсов (Panasonic, Sony, Mitsumi) — используются только IDE/ATAPI и SCSI. CD-ROM приводы с большой скоростью нужны для качественного проигрывания AVI файлов. Работа с файлами, особенно с учетом очень больших объемов программного обеспечения, поставляемого на CD-ROM, также значительно убыстряется при использовании скоростных моделей 
Приводы СD-ROM, ставшие уже стандартом комплектации современных компьютеров продолжают совершенствоваться. Реализуется поддержка режима Plug&Play, улучшаются скоростные характеристики. ASPI-совместимый CD-ROM драйвер улучшает передачу непрерывных потоков данных и уменьшает загрузку процессора на 12-35% (в случае SCSI контроллера, использующего обмен через DMA). Это очень важно для видео 
Скоростные характеристики 
Сейчас особое внимание уделяется скоростным моделям. В начале 1996 года фирмой Plextor был выпущен первый в мировой практике привод с шестерной скоростью. В продукции Plextor был использован интерфейс SCSI. Но в последнее время часто применяется более дешевый IDE/ATAPI. Важно не только увеличить скорость вращения, но и другие характеристики — время поиска и время доступа – от них так же зависит скорость передачи данных 
Жесткие диски используют вращение с постоянной скоростью. Среднее время доступа увеличено по сравнению со временем поиска на величину скрытого времени, которое однозначно определяется скоростью вращения и равно половине времени одного оборота диска. Приводы CD-ROM используют постоянную линейную скорость считывания. Скорость вращения диска изменяется в зависимости от расстояния до центра. Из-за этого время доступа увеличивается, т.к. оказывает влияние задержка, которая возникает потому что после перемещения головки требуется еще дополнительное время, чтобы скорость вращения достигла необходимого уровня. Получается, что время доступа зависит от двигателя и сильно варьируется в зависимости от производителя и от модели. А в технических характеристиках часто приводится лишь время поиска, что не позволяет как следует оценить скоростные характеристики модели. При сравнении только по этому параметру модели высокого класса и более простые и дешевые часто выглядят почти одинаково. Однако это не так 
Форматы 
В наше время существует большое разнообразие форматов дисков, что вызвано различными типами данных, которые может хранить CD-ROM. Основные стандарты, определяющие типы данных таковы: стандарт на звуковые диски CD-DA; стандарт для хранения текстовой информации и данных ISO 9660; интерактивная Plug&Play CD система (CD-i), предусматривающая поддержку видео, включая MPEG-1, и звука, и рассчитанная на сектор бытовой электроники и видеоигры. Появившийся позднее стандарт ХА (Extended Architecture), также предусмотрел возможности для звука и видео, так что появилась определенная совместимость между CD-ROM и CD-i. ХА включает в себя также и Kodak Photo CD. Есть еще Video CD, содержащие сжатые по стандарту MPEG-1 видеофильмы. Хороший привод CD-ROM должен поддерживать как можно больше из существующих форматов дисков, а в идеале – все. Большинство приводов CD-ROM совместимы с ХА, так что на них можно, в принципе, воспроизводить Video CD. Однако для нормального воспроизведения необходима поддержка специального режима ХА Mode 2 Form 2, который реализован далеко не на всех устройствах. Лучше иметь непосредственную поддержку CD-i и Video CD 
УСТРОЙСТВА С МНОГОКРАТНОЙ ЗАПИСЬЮ 
Устройства CD-R для однократной записи дисков CD-ROM (в разных форматах) уже не редкость. Сейчас они дополнены перезаписываемыми, то есть с возможностью многократной записи на один и тот же носитель 
Технологией, наиболее подходящей для такого рода устройств, является phase change. Перезаписываемые диски, получившие название CD-E (Erasable), предложила фирма Philips. Диск является логическим продолжением CD-R и CD-ROM. Возможна совместимость по чтению-записи с CD-R и по чтению с CD-ROM. Но здесь не все так просто. Новые и традиционные диски имеют разную отражающую способность, поэтому требуется некоторая модификация приводов CD-ROM, связанная с необходимостью регулировки считывающего лазера. Так что говорить о полной совместимости пока не приходится