آشنايي با مفاهيم سخت افزاري

[AMD.POWER]

دو شركت اينتل و AMD در طي چند سال گذشته با تغيير در معماري، فركانس، ميزان كش و تعداد هسته، پردازنده‌هاي مختلفي معرفي كرده‌اند. اگر به مشخصات اين محصولات كمي توجه كنيد قطعاً متوجه خواهيد شد كه يكي از مواردي كه معمولاً در معرفي يك محصول جديد تغيير پيدا كرده، فركانس و معماري گذرگاه اصلي سيستم بوده است.
همانطور كه مي‌دانيد اين گذرگاه بطور معمول پردازنده را به چيپست پل شمالي متصل مي‌كند و داده‌ها را به پردازنده و يا از پردازنده به پل شمالي منتقل مي‌كند.
دو شركت اينتل وAMD در طي چند سال گذشته با تغيير در گذرگاه پردازنده (گذرگاه اصلي سيستم) هر چند وقت يكبار محصولات جديدي معرفي كرده‌اند. بطور كلي گذرگاه پردازنده‌هاي شركت اينتل تغييرات بيشتري را نسبت به گذرگاه پردازنده‌هاي رقيبش داشته هر چند كه اين تغييرات جزئي بودند. در ابتدا معماري گذرگاه پردازنده در محصولات هر دو شركت يكسان بود اما با معرفي پردازنده‌ها و معماري‌هاي جديدتر اين گذرگاه نيز دستخوش تغييراتي شد.
در اين مقاله قصد داريم به بررسي انواع گذرگاه‌هاي مورد استفاده در پردازنده‌ها بپردازيم و آنها را از نظر معماري با يكديگر مقايسه كنيم.

FSB؛ گذرگاه سنتي
"گذرگاه جلوي سيستم" يا Front Side Bus كه به اختصار FSB ناميده‌ مي‌شود پردازنده را به چيپست پل شمالي متصل مي‌كند. اين گذرگاه در پردازنده‌هاي Pentium 4 و Core 2 شركت اينتل و كليه پردازنده‌هاي مبتني بر سوكت 462 شركت AMD نظير Athlon XP و ... مورد استفاده قرار گرفته است. FSB در پردازنده‌هاي هر دو شركت اينتل و AMD داراي عرض باس 64 بيت است يا به عبارت ساده‌تر، از اين باس بطور همزمان 64 بيت داده عبور مي‌كند. اما فركانس و تعداد دفعات انتقال اطلاعات در آن براي پردازنده‌هاي اين دو شركت متفاوت است.
FSB در كليه پردازنده‌هايAMD مبتني بر سوكت 462 ، در هر سيكل دو مرتبه عمليات انتقال اطلاعات را انجام مي‌دهند. بنابراين در اين سري از پردازنده‌ها حداكثر نرخ انتقال اطلاعات FSB از طريق فرمول زير محاسبه مي‌شود:
8 / (فركانس FSB) × 2 * (بيت 64) = حداكثر نرخ انتقال اطلاعات
در جدول 1 كليه فركانس‌هاي FSB كه شركت AMD براي پردازنده‌هاي مبتني بر سوكت 462 استفاده كرده مشخص شده است.


جدول 1 : فركانس گذرگاه FSB در پردازنده‌هاي شركت AMD

به عنوان مثال فركانس FSB در پردازنده‌هاي Sempron K7 شركت AMD معادل 200 مگاهرتز است كه مي‌تواند حداكثر 2700 مگابايت داده در ثانيه انتقال دهد. همانطور كه در جدول بالا مشاهده است بالاترين مدل پردازنده‌ در اين سري داراي فركانس گذرگاه 200 مگاهرتز است كه قادر به انتقال حداكثر 3200 مگابايت در ثانيه مي‌باشد.
اما FSB پردازنده‌هاي شركت اينتل در هر سيكل 4 مرتبه عمليات انتقال اطلاعات را انجام مي‌دهند. اولين پردازنده پنتيوم 4 داراي فركانس گذرگاه 100 مگاهرتز بود و مي‌توانست حداكثر 3200 مگابايت در ثانيه انتقال دهد. در حقيقت اينتل با استفاده از تكنولوژي QDR توانست فركانس گذرگاه پردازنده‌هاي خود را كاهش دهد و در عين حال به نرخ انتقال اطلاعاتي معادل با پردازنده‌هاي رقيبش برسد (پردازنده‌هاي AMD براي رسيدن به پهناي باند 3200 مگابايت بر ثانيه نياز به 200 مگاهرتز فركانس داشتند). اين موضوع سبب شد تا ميزان نويز در گذرگاه پردازنده‌هاي اينتل كاهش پيدا كند و اينتل بتواند محصولاتي با حداكثر نرخ انتقال اطلاعات بالاتري معرفي كند.
در جدول 2 سير تكاملي گذرگاه FSB در پردازنده‌هاي اينتل مشخص شده است.




نكته‌ايي كه در مورد FSB بايد به آن توجه كرد مربوط به فركانس FSB است.
در اكثريت رسانه‌ها فركانس FSB پردازنده‌‌هاي شركت اينتل و AMD از ضرب فركانس در تعداد دفعات انتقال مشخص ‌شده است. به عنوان مثال در اكثريت وب سايت‌ها و نشريات مشاهده خواهيد كرد كه فركانس FSB براي پردازنده‌هاي Sempron شركت AMD برابر با 333 مگاهرتز درج شده درحاليكه فركانس FSB پردازنده‌هاي Sempron 166 مگاهرتز است. بطور كلي براي گذرگاه FSB اين طور مرسوم شده كه مقادير MT/s را به عنوان فركانس در نظر مي‌گيرند.

اما در مورد معماري FSB بايد به بررسي چند نكته بپردازيم:
همانطور كه مي‌دانيد زمانيكه گفته مي‌شود يك گذرگاه داراي عرض باس 64 بيت است يعني در آن گذرگاه بطور همزمان 64 بيت از داده‌ها انتقال پيدا مي‌كند. انتقال 64 بيت از داده‌ها بطور همزمان مستلزم 64 مسير براي انتقال داده‌ها است. علاوه بر اين 64 مسير، نياز به تعدادي مسير ديگر براي فرمان‌هاي كنترل و آدرس است. بنابراين براي اتصال يك پردازنده به پل شمالي از طريق FSB تقريباً به 150 مسير نياز است. قرار دادن ‌اين مسيرها در كنار يكديگر موجب مي‌شود تا طراحي مادربوردها بسيار دشوار شود. علاوه بر اين با توجه به اينكه انتقال اطلاعات در گذرگاه FSB بطور موازي انجام مي‌گيرد به سختي مي‌توان فركانس را در اين گذرگاه افزايش داد زيرا افزايش فركانس موجب ايجاد نويز و اختلال در انتقال داده‌ها مي‌شود. به همين دليل هم هست که در جدول 2 حداکثر ميزان فركانس براي گذرگاه FSB پردازنده‌هاي اينتل 400 مگاهرتز است.

مسئله ديگري كه بايد به آن توجه كرد نحوه انتقال اطلاعات است.
در معماري FSB از يك باس خارجي واحد استفاده مي‌شود. در اين باس براي ارسال و دريافت اطلاعات نمي‌توان داده‌هاي مربوط به ارسال و دريافت را بطور همزمان انتقال داد به عبارت ديگر داده‌ها، همزمان تنها در يك جهت انتقال پيدا مي‌كنند. با توجه به مشكلات ذكر شده، شركت AMD در پردازنده‌هاي مبتني بر معماري AMD64 از گذرگاه FSB استفاده نكرد و با توجه به تغيير در معماري پردازنده‌هايش، معماري گذرگاه اصلي سيستم را نيز تغيير داد.

HyperTransport؛ نوآوري AMD
پردازنده‌هاي مبتني بر معماري AMD64 همانند
Athlon64، Athlon64 X2، Athlon64 FX، Opteron، Sempron ، Phenom
و Phenom 2 دو باس خارجي دارند. يكي از اين باس‌ها براي اتصال بين پردازنده و حافظه استفاده مي‌شود كه بطور خلاصه باس حافظه ناميده مي‌شود. باس ديگر رابط بين پردازنده و ديگر اجزاي كامپيوتر بواسطه چيپست مادربورد است كه HyperTransport ناميده مي‌شود.
باس HyperTransport توسط كنسرسيومي شامل چند كمپاني نظير
AMD، nVIDIA وApple معرفي شد. بطوركلي اين باس براي كاربردهاي مختلفي مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد و منحصراً مختص به پردازنده‌هاي شركت AMD نيست. تا كنون اين باس در سه نسخه مختلف عرضه شده كه مي‌توان آنها را در فركانس و عرض باس‌هاي مختلفي پيكره‌بندي كرد. در ادامه مقاله به بررسي هر يك از اين نسخه‌ها خواهيم پرداخت.

در اين شكل "Bridge" در حقيقت چيپست مادربورد است و بستگي به اين چيپست، مادربورد مي‌تواند يك و يا دو چيپست داشته باشد. در محصولات دو چيپستي همه وسايل جانبي شامل هاردديسك‌ها، كارت‌هاي توسعه، USB، Firewire و ... به چيپست دوم متصل مي‌شوند (چيپست دوم پل جنوبي ناميده مي‌شود كه در شكل 1 نمايش داده نشده است). در حاليكه در محصولات تك چيپستي همه چيزها به تك چيپست متصل مي‌شود.




پردازنده‌هاي سرور شركت AMD نظير Opteron ( بستگي به مدلشان) مي‌توانند 1، 2 و يا 3 باس HyperTransport داشته باشند. اين باس‌ها براي ارتباط چندين پردازنده با يكديگر استفاده مي‌شوند و اجازه مي‌دهند تا آنها با يكديگر صحبت كنند. بطور مثال سرورهاي كه مادربوردشان از بيش از يك پردازنده پشتيباني مي‌كند داراي 2 يا 3 باس HyperTransport هستند. اما از آنجاييكه سيستم‌هاي خانگي و كامپيوتر‌هاي همراه تنها از يك پردازنده استفاده مي‌كنند بنابراين داراي تنها يك باس HyperTransport هستند.
HyperTransport علاوه بر جدا كردن مسير‌هاي داده مربوط به حافظه و I/O شامل چندين برتري ديگر نيز مي‌شود.
اين باس براي عمليات فرستادن داده‌ها به پردازنده و دريافت داده‌ها از پردازنده مسيرهاي مجزايي را فراهم مي‌كند و بنابراين به پردازنده اجازه مي‌دهد تا داده‌هاي مربوط به I/O را بطور همزمان ارسال و دريافت كند (شكل 2). HT يك گذرگاه سريال است و براي انتقال اطلاعات از روش سيگنالينگ تفاضلي (Differential Signaling ) استفاده مي‌كند. قبل از آنكه بررسي نسخه‌هاي مختلف HT بپردازيم اجازه دهيد در مورد سيگنالينگ تفاضلي صحبت كنيم.


در باس HyperTransport براي عمليات ارسال و دريافت داده‌ها از مسيرهاي مجزايي استفاده مي‌شود اين امکان به پردازنده اجازه مي‌دهد تا داده‌هاي مربوط به I/O را بطور همزمان ارسال و دريافت كند.

• سيگنالينگ تفاضلي
همانطور که اشاره شد افزايش فركانس موجب ايجاد نويز در گذرگاه‌ها و مسيرهاي انتقال داده مي‌شود. گذرگاه‌هايي كه از روش سيگنالينگ تفاضلي استفاده مي‌كنند براي حدف نويز ناشي از ميدان‌هاي مغناطيسي از روشي به نام Cancellation (حذف) استفاده مي‌كنند. همانطور كه مي‌دانيد زمانيكه در يك سيم جريان الكتريكي جاري مي‌شود در اطراف آن ميدان‌هاي مغناطيسي ايجاد مي‌شود. اگر اين ميدان‌هاي مغناطيسي به اندازه كافي قوي باشند روي سيم‌هاي مجاور خود اختلال ايجاد مي‌كنند و به داده‌هاي كه از درون آنها انتقال پيدا مي‌كند، صدمه مي‌زنند. اين مشكل مكالمه متداخل يا CrossTalk ناميده مي‌شود.
در روش Cancellation براي حذف اين ميدان‌هاي مغناطيسي هر سيگنال دو مرتبه انتقال داده مي‌شود. در اين روش يك سيگنال مشابه با سيگنال اصلي اما با ولتاژ منفي براي گيرنده ارسال مي‌شود (شكل 3). بنابراين زمانيكه گيرنده اين دو سيگنال يكسان اما با دو ولتاژ قرينه را دريافت مي‌كند آنها را با يكديگر مقايسه مي‌كند. تفاوت بين اين دو سيگنال، نويز است و بنابراين گيرنده به سادگي مي‌تواند ميزان نويز را تشخيص دهد و آن را حذف كند. در شكل 3، +TD سيگنال اصلي انتقال داده و –TD همان سيگنال اما با ولتاژ منفي است.




نسخه‌هاي مختلف HT
از زمان ارائه اولين نسخه HT، اين روش دستخوش تغييراتي شده است و تا کنون سه نسخه از آن عرضه شده که در ادامه به هر يک از آنها بطور مختصر خواهيم پرداخت.

نسخه HyperTransport 1.x
كليه پردازنده‌هاي مبتني بر سوكت 754 و پردازنده‌هاي Sempron مبتني بر سوكت AM2 از HyperTransport نسخه 1 (HT1) استفاده مي‌كنند. پردازنده‌هاي Athlon64 مبتني بر سوكت AM2 از نسخه 2 (HT2) و پردازنده‌هاي Phenom (سوكت AM2+) نيز از نسخه 3 (HT3) پشتيباني مي‌كنند. AMD در گذرگاه كليه پردازنده‌هايش از مسيرهاي 16 بيتي استفاده كرده، اگرچه باس HT اجازه استفاده از مسيرهاي 32 بيتي را نيز فراهم مي‌كند. در جدول 3 فركانس و حداكثر نرخ انتقال اطلاعات HyperTransport 1.x (در صورتيكه از مسير‌هاي 16 بيتي استفاده شود) مشخص شده است.




HT در هر سيكل 2 مرتبه عمليات انتقال اطلاعات را انجام مي‌دهد. به عبارت ديگر نحوه انتقال اطلاعات در اين باس بصورت DDR است. بنابراين حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوري را توسط فرمول زير مي‌توان محاسبه كرد:

8 / تعداد دفعات انتقال در هر سيكل × فركانس * عرض باس (تعداد بيت) = حداكثر نرخ انتقال اطلاعات

فركانس HT در پردازنده‌هاي مبتني بر سوكت 754، 800 مگاهرتز است. بنابراين حداكثر نرخ انتقال اطلاعات در گذرگاه اين پردازنده‌ها برابر با 3200 مگابايت بر ثانيه است (3200 = 2 × 800 × 16). اما در برخي از وب سايت‌ها و نشريات حداكثر نرخ انتقال اطلاعات براي اين سري از پردازنده‌ها برابر با 6400 مگابايت بر ثانيه درج شده است. همانطور كه در بخش ابتداي مقاله گفته شد HT داراي دو مسير (دو جهت) مجزا براي ارسال و دريافت داده‌ها است كه در هر جهت 3200 مگابايت بر ثانيه انتقال مي‌دهد و بنابراين برخي‌ها براي محاسبه حداكثر نرخ انتقال اطلاعات در HT، 3200 در عدد 2 ضرب مي‌كنند ( اگرچه اين روش غلط است، زيرا در يك اتوبان دو جهته اگر در هر جهت حداكثر سرعت مجاز 120 كيلومتر در ساعت باشد هيچگاه نمي‌توان گفت كه در كل اتوبان حداكثر سرعت مجاز 240 كيلومتر در ساعت است).
از طرف ديگر فركانس HT بوسيله چيپست مي‌تواند كاهش پيدا كند و يا حتي عرض باس در به جاي 16 بيت به 8 بيت برسد. چيپست‌هاي اوليه شركت VIA براي پلتفرم K8 نظير K8T800 داراي فركانس 800 مگاهرتز بودند اما عرض باس آنها در عوض 16 بيت، 8 بيت بود.
به هرحال كنسرسيوم HyperTransport حداكثر پهناي باند HT1 را برابر با 12.8 گيگابايت بر ثانيه اعلام كرده است. زيرا آنها عرض باس را 32 بيت در نظر گرفته‌اند و اين درحالي است كه AMD از عرض باس 16 بيت در پردازنده‌هايش استفاده كرده است.

نسخه HyperTransport 2
اين نسخه از HT در سال 2006 معرفي شد كه فركانس و در نتيجه نرخ انتقال اطلاعات در آن افزايش پيدا كرد. علاوه بر آن خصوصيت جديدي به اين نسخه اضافه شده كه اجازه مي‌دهد تا پردازنده ساده‌تر با وسايل مبتني بر درگاه‌هاي PCI Express ارتباط برقرار كند. در جدول 4 فركانس و حداكثر نرخ انتقال اطلاعات اين نسخه ارايه شده است.




اين بار شركت AMD از حداكثر فركانس و نرخ انتقال اطلاعات گذرگاه HT استفاده نكرده است. در حقيقت پردازنده‌هاي AMD كه مبتني بر HT 2 هستند (كليه پردازنده‌هاي مبتني بر سوكت 939 و AM2 به استثناي پردازنده‌هاي Sempron) داراي نرخ انتقال اطلاعات 4000 مگابايت بر ثانيه (4 گيگابايت در ثانيه) هستند. HT 1.x و HT 2 كاملاً با يكديگر سازگار هستند بنابراين در صورتيكه پردازنده مبتني بر HT 1 روي مادربوردي با HT 2 قرار گيرد با همان ميزان سرعت HT 1 عمل خواهد كرد.
كنسرسيوم HyperTransport حداكثر نرخ انتقال اطلاعات براي HT 2 را برابر با 22.4 گيگابايت بر ثانيه اعلام كرده است (2 × 11200 = 8 / 2 × 1400 × 32 در دو جهت).

نسخه HyperTransport 3
علاوه بر افزايش فركانس و در نتيجه افزايش نرخ انتقال اطلاعات، HT 3 داراي چندين خصوصيت جديد نسبت به HT 2 است. اين خصوصيات شامل : وضعيت عملياتي AC (AC Operating Mode)، شكافتن مسير
(Link Splitting يا Un-Ganging)ر، Hot Plugging و تنظيم ديناميكي عرض باس و فركانس (Dynamic Link Clock/Width Adjustment) مي‌شود. تنها پردازنده‌هاي Phenom از نسخه HT 3 استفاده مي‌كنند. بنابراين HT 3 در سيستم‌هاي مبتني بر سوكت AM2+ و 1207+ استفاده شده است.
فركانس در HT 3 افزايش پيدا كرده اما هنوز با HT 1.x و HT 2 سازگار است. در جدول 5 فركانس و پهناي باند HT 3.0 ارايه شده است :




شركت AMD يكبار ديگر از حداكثر نرخ انتقال اطلاعات HyperTransport براي پردازنده‌هايش استفاده كرده است. پردازنده‌هاي Phenom مبتني بر HT 3 داراي حداكثر نرح انتقال اطلاعات 10400 مگابايت بر ثانيه (10.4 گيگابايت بر ثانيه) هستند. اگر به وب سايت شركت AMD مراجعه كنيد در قسمت معرفي پردازنده‌هاي Phenom حداكثر نرخ انتقال اطلاعات براي آنها معادل 5200 MT/S درج شده است. همانطور كه گفته شده HT 3.0 با ديگر نسخه‌هاي HT سازگار است بنابراين در صورتيكه يك پردازنده مبتني بر HT 3.0 روي مادربوردي مبتني بر HT 2 قرار گيرد (به عنوان مثال يك پردازنده Phenom روي مادربوردي با سوكت AM2 قرار گيرد) سيستم با كارايي پايين‌تر عمل خواهد كرد.

QPI؛ باس جديد اينتل
همانطور که در بخش‌هاي قبل عنوان شد پردازنده‌هاي اينتل در چند سال گذشته از FSB استفاده كرده‌اند. نسل بعدي پردازنده‌هاي اينتل كه به نام Core i7 مشهور است داراي كنترلر حافظه مجتمع هستند. به عبارت ساده‌تر در اين نسل، كنترل كننده حافظه به جاي اينکه در چيپست پل شمالي باشد در پردازنده گنجانده شده است. اين موضوع سبب شده تا پردازنده‌هاي اين نسل داراي دو باس خارجي شوند. يك باس حافظه براي اتصال پردازنده به حافظه و يك باس I/O براي اتصال پردازنده به ديگر وسايل جانبي. اين باس كه يك باس جديد است QuickPath Interconnect و يا به اختصار QPI ناميده مي شود. ما در اين بخش قصد داريم توضيحات مختصري در مورد نحوه عملكرد اين باس جديد ارايه كنيم.

شركت AMD از سال 2003 ميلادي و دقيقاً زمانيكه براي اولين بار پردازنده‌هاي آتلون 64 را معرفي كرد، كنترلر حافظه را درون پردازنده‌هايش قرار داد. همه پردازنده‌هاي رايج شركت AMD داراي كنترلر حافظه مجتمع هستند و همانطور كه گفته شد براي ارتباط با وسايل ديگر از باس HyperTransport استفاده مي‌كنند. به هرحال QPI و HT هدف يكساني دارند و عملكرد آنها خيلي مشابه با يكديگر است، اگرچه آنها با يكديگر سازگار نيستند.
از نقطه نظر فني QPI و HT باس به حساب نمي‌آيند زيرا آنها يك اتصال نقطه به نقطه (Point-to-Point) هستند. بطور كلي باس مجموعه‌ي از سيم‌ها است كه اجازه مي‌دهد چندين قطعه همزمان به آن متصل شود در حاليكه يك اتصال نقطه به نقطه مسيري است كه تنها دو وسيله به آن متصل مي‌شود و با يكديگر ارتباط برقرار مي‌كنند. بهرحال اگرچه از نظر فني اشتباه است كه اين اتصالات را باس بناميم اما ما براي درك بهتر مطلب در اين مقاله اين اتصالات را باس ناميده‌ايم.
اكنون اجازه دهيد تا نحوه عملكرد QPI را شرح دهيم.

همانطور كه در شكل 6 مشخص است QPI مشابه با HT داراي دو مسير مجزا براي ارتباط بين چيپست و پردازنده است. اين موضوع موجب مي‌شود تا پردازنده همزمان قادر به ارسال و دريافت اطلاعات باشد. در معماري سنتي اينتل يعني FSB تنها يك باس خارجي وجود دارد و از آنجايي كه اين باس براي هر دو عمليات ارسال و دريافت اطلاعات مورد استفاده قرار مي‌گيرد بنابراين عمليات ارسال و دريافت اطلاعات بطور همزمان نمي‌توانند انجام شوند.
قبل از آنكه به بررسي نحوه عملكرد QPI بپردازيم، اجازه دهيد توضيح مختصري در مورد نسل بعدي چيپست‌هاي اينتل كه از QPI پشتيباني مي‌كنند، ارايه كنيم.
از آنجايي كه كنترل كننده حافظه درون پردازنده‌مجتمع شده است چيپست پل شمالي ( MCH يا همان Memory Controller Hub ) فضاي خالي زيادي بدست آورده است. بنابراين شركت اينتل توانسته دو چيپست پل شمالي و جنوبي را در يكديگر ادغام كند. از آنجاييكه كنترلر حافظه از چيپست پل شمالي حذف شده اينتل مجبور به تغيير نام تك چيپست خود شده است. اينتل اين چيپست را I/O Hub نامگذاري كرده كه به اختصار IOH ناميده مي‌شود.



QPI چگونه كار مي‌كند؟
هر يك از مسيرها 20 بيت در هر سيكل انتقال مي‌دهد. از اين 20 بيت 16 بيت براي انتقال داده‌ها استفاده مي‌شود و 4 بيت باقي‌مانده براي كد اصلاح است كه
(CRC (Cyclical Redundancy Check ناميده مي‌شود و اجازه مي‌دهد تا دريافت كننده اطلاعات دريافت شده را بررسي كند و از وضعيت سلامت و بي‌عيب بودن آن اطمينان پيدا كند.
اولين نسخه QPI با فركانس 3.2 گيگاهرتز عمل مي‌كند و در هر سيكل دو مرتبه عمليات انتقال اطلاعات را انجام مي‌دهد. به عبارت ديگر QPI براي انتقال اطلاعات از تكنولوژي DDR استفاده مي‌كند و اطلاعات را در لبه‌هاي بالا رونده و پايين‌ رونده هر سيكل انتقال مي‌دهد. با توجه به اين موضوع مي‌توان گفت فركانس
QPI 6.4 گيگاهرتز است. اما اينتل براي درك بهتر مفاهيم از عبارت
(GT/s (Gigabyte Transfer per Second استفاده مي‌كند و در اكثر بخش‌هاي وب سايت اين شركت درج شده كه QPI گذرگاهي با نرخ انتقال 6.4 GT/s است. از آنجايي كه در هر سيكل 16 بيت از اطلاعات انتقال پيدا مي‌كند، حداكثر نرخ انتقال اطلاعات تئوري در هر مسير 12.8 گيگابايت در ثانيه است
(12.8 گيگابايت در ثانيه = 8 (جهت تبديل بيت به بايت) / 6.4 گيگاهرتز × 16 بيت).
اگر در برخي از نشريات و وب سايت‌ها مشاهده كرديد كه نرخ انتقال اطلاعات QPI برابر با 25.6 گيگابايت بر ثانيه درج شده تعجب نكنيد زيرا از آنجاييكه QPI براي ارسال و دريافت اطلاعات از دو مسير مجزا استفاده مي‌كند بنابراين برخي ميزان نرخ انتقال اطلاعات را براي اين باس در عدد 2 ضرب مي‌كنند.
در مقايسه با FSB ، روش QPI در هر سيكل اطلاعات كمتري را انتقال مي‌دهد اما در فركانس بالاتر عمل ‌مي‌كند. سريع‌ترين فركانس FSB در پردازنده‌هاي اينتل اكنون 1600 مگاهرتز است كه تنها مدل Core 2 Extreme QX9770 داراي چنين فركانس FSB است. اين FSB در حقيقت داراي فركانس 400 مگاهرتز است ولي با توجه به اينكه در هر سيكل 4 بار عمليات انتقال اطلاعات انجام مي‌گيرد به آن يك گذرگاه 1600 مگاهرتزي گفته مي‌شود (البته به اين نكته توجه داشته باشيد كه اكثر پردازند‌هاي رايج اينتل اين‌روزها داراي فركانس FSB 1066 و 1333 مگاهرتز هستند). حداكثر نرخ انتقال اطلاعات براي FSB 1600 مگاهرتزي معادل 12.8 گيگابايت در ثانيه است يعني دقيقاً معادل QPI.

پس تفاوت QPI با FSB در چيست؟
QPI گذرگاهي با فركانس 3200 مگاهرتز (8 برابر سريع‌تر از FSB 1600 مگاهرتزي) است كه در هر سيكل 2 مرتبه عمليات انتقال اطلاعات را انجام مي‌دهد. اگر به فرمول مربوط به محاسبه حداكثر نرخ انتقال اطلاعات در چند خط بالاتر بالا دقت كنيد متوجه مي‌شويد كه فركانس گذرگاه معادل 6400 مگاهرتز (6.4 گيگاهرتز) درج شده است. از طرف ديگر همانطور كه گفتيم QPI قادر است اطلاعات مربوط به خواندن و نوشتن را در دو مسير مجزا انتقال دهد كه هر مسير داراي پهناي باندي برابر با 12.8 گيگابايت در ثانيه است در حاليكه گذرگاه FSB 1600 مگاهرتزي كنوني اينتل همين ميزان پهناي باند را براي هر دو عمليات خواندن و نوشتن فراهم مي‌كند. علاوه بر اين حجم اطلاعاتي كه بايد در FSB انتقال پيدا كند بيشتر از QPI است زيرا در FSB بايد داده‌هاي مربوط به I/O و حافظه انتقال پيدا مي‌كند اما در QPI با توجه به اينكه كنترل كننده حافظه در پردازنده مجتمع شده تنها اطلاعات مربوط به I/O انتقال پيدا مي‌كند. بنابراين با توجه به اين موضوع QPI كمتر مشغول خواهد شد و پهناي باند قابل دسترس بيشتري خواهد داشت.
QPI همچنين از HT نيز سريع‌تر خواهد بود. حداكثر نرخ انتقال اطلاعات در تكنولوژي HT برابر 10.4 گيگابايت بر ثانيه است (2.4 گيگابايت كمتر از QPI). بنابراين باس خارجي پردازنده‌هاي سري Core i7 شركت اينتل 23 درصد سريع‌تر از پردازنده‌هاي سري Phenom شركت AMD است. اگرچه ديگر پردازنده‌هاي شركت AMD نظير Athlon64 و Athlon64 X2 از يك نرخ انتقال پايين‌تر استفاده مي‌كنند. آنها از باس خارجي با حداكثر نرخ انتقال اطلاعات 4 گيگابايت در ثانيه استفاده مي كنند كه
QPI 220 درصد سريع‌تر از آنهاست.

اكنون اجازه دهيد در مورد نحوه انتقال اطلاعات در QPI صحبت كنيم.
روش انتقال اطلاعات در QPI همانند HT بصورت سيگنالينگ تفاضلي است. بنابراين براي انتقال هر بيت داده نياز به يك زوج سيم است، به شكل 3 توجه كنيد. QPI در كل از 84 سيم استفاده مي‌كند (84 سيم براي هر دو مسير) كه تقريباً نصف تعداد سيم‌هاي است كه در FSB پردازنده‌هاي رايج اينتل استفاده مي‌شود (150 سيم). بنابراين سومين مزيت QPI نسبت به FSB استفاده از تعداد سيم‌هاي كمتر است. اين موضوع موجب مي‌شود تا هزينه‌هاي ساخت براي توليد‌كنندگان مادربوردها كاهش پيدا كند و از طرف ديگر نيز طراحي مادربوردها ساده‌تر مي‌شود.




QPI از يك معماري لايه‌بندي استفاده مي‌كند (شبيه به معماري شبكه‌هاي كامپيوتري) كه شامل 4 لايه فيزيكي (Physical)، رابط (Link)، مسيريابي (Routing) و پروتكل (Protocol) است.
منبع
مجله رايانه خبر
حتما از اين سايت بازديد و مجله رو خريداري كنيد .
براي حمايت از تمام نويسندگان سخت كوش ايراني

 

[AMD.POWER]

همه چيز درباره USB 3.0
در طی ۱۴ سال گذشته ، درگاه انتقال داده جهانی (Universal Serial Bus) یا همان USB تبدیل به رابطی استاندارد برای اتصال دستگاه های مختلف الکترونیکی به کامپیوتر شده است. فرقی نمی کند که این دستگاه یک دیسک سخت خارجی ، دوربین دیجیتال ، ماوس ، چاپگر و یا اسکنر باشد، زیرا اتصال فیزیکی به منظور انتقال اطلاعات بین دستگاهها به طور کلی توسط کابلی با پورت یواس بی انجام می پذیرد. این رابط در واقع یک رابط پذیرفته شده در مقیاس جهانی است.

تکنولوژی یواس بی از سال ۱۹۹۳ در حال توسعه بوده است. اولین نسخه یو اس بی با نام USB 1.0 به طور رسمی در سال ۱۹۹۶ معرفی شد. این استاندارد سرعت کمی در انتقال اطلاعات از یک دستگاه به دستگاه دیگر داشت( نرخ انتقال کم سرعت ۱٫۵ مگابیت/ ثانیه برای ساب کانال کیبورد ها و ماوس ها ، و کانال پر سرعت ۱۲ مگابیت/ ثانیه). یواس بی ۲٫۰ که در سال ۲۰۰۱ آمد ، انقلابی در سرعت انتقال دیتا صورت گرفت با حداکثر سرعت باور نکردنی و سرسام اور ۴۸۰ مگابیت/ ثانیه.(عدد ۴۸۰ را با ۱۲ مقایسه کنید!) و پس از وقفه ای ۹ ساله در سال ۲۰۱۰ ، یواس بی ۳٫۰ سرانجام به بازار عرضه شد.

در این مقاله برآنیم به شما بگوییم شما از ۳٫۰ یواس بی ۳٫۰ چه انتظار باید داشته باشید و چگونه می تواند زندگی آتی شما را تحت تاثیر خود قرار دهد.

مشخصات یواس بی ۳٫۰

تعدادی از تغییرات در تکنولوژی یواس بی ۳٫۰ اجرا شده تا خواسته های رو به افزایش دستگاه های خارجی متصل شونده به رایانه ها را برآورده کند. در اینجا مروری سریع بر فن آوری یواس بی خواهیم داشت :

سرعت انتقال دیتا

این رابط کاربری جدید با سرعت فوق العاده زیادش نرخ انتقال واقعی حدود ۳۲۰۰ مگابیت بر ثانیه (یا ۳٫۲ گیگابیت بر ثانیه) را برای انتقال دیتا فراهم می کند. البته از نظر تئوری نرخ سیگنالینگ به میزان ۴٫۸ گیگابیت بر ثانیه است.

انتقال دیتا

یواس بی ۳٫۰ تکنولوژی انتقال داده های کامل دوبلکس را برای اولین بار معرفی کرده است. دو خط از ۵ خط برای ارسال اطلاعات محفوظ است ، در حالی که سه تای دیگر به دریافت داده ها اختصاص داده شده است ، بدین معنی که یواس بی ۳٫۰ قادر به خواندن و نوشتن داده ها به طور همزمان در سرعت کامل است.درحالی که در مشخصات یواس بی ۲٫۰ از تکنولوژی انتقال دو جهته داده ها (bi-directional data transfer) پشتیبانی نمی شد.

قدرت

میزان توان ذخیره انرژی به ۱۵۰ آمپر برای هر واحد افزایش یافته و یک دستگاه پیکربندی شده بر اساس یو اس بی ۳٫۰ میتواند توسط حداکثر ۶ واحد شارژ شود ، که می شود شدت جریان ۹۰۰ میلی آمپر. این میزان جریان گرفته شده ۸۰ ٪ بیش از یواس بی ۲٫۰ بوده و منجر به زمان بسیار کوتاه تر شارژ یک دستگاه از طریق یو اس بی و یا تأمین انرژی بیش از ۴ دستگاه به طور همزمان از یک هاب می شود. علاوه بر این ، حداقل ولتاژ عامل دستگاه از ۴٫۴ ولت به ۴ کاهش یافته ، که موجب صرفه جویی در انرژی برق مصرفی می شود.

مدیریت مصرف انرژی

یواس بی ۳٫۰ قاعده مصرف از تمام دستگاه های متصل به یک هاب (اصطلاحا device polling) را که در یو اس بی ۲٫۰ وجود داشت منسوخ کرده،و پروتکل قطع ارتباط با دستگاه های بی مصرف(interrupt-driven protocol) جایگزین کرده. در نتیجه ، دستگاه هایی که هم اکنون توسط یو اس بی به دستگاه رایانه متصل اند اما هیچ کاربردی ندارند، قادر به تخلیه قدرت نیستند زیرا نیاز به سیگنالی از دستگاه برای شروع انتقال داده ها دارند. در یواس بی ۲٫۰ کنترل کننده میزبان دائما مشغول بررسی ارتباط های فعال بود، که سبب می شد به آرامی قدرتش تخلیه شود. به طور خلاصه ، یواس بی ۳٫۰ سه حالت بیکار(idle) ، خواب (sleep) ، و تعلیق (suspend) دارد و همچنین از حالت های link-, device-, و function-level برای مدیریت قدرت بهره مند است (به نقل از ویکیپدیا).

ظاهر فیزیکی

مشخصاتی که در بالا شرح داده شد در ظاهر فیزیکی یواس بی ۳٫۰ ، تغییراتی ایجاد کرده اند. در حالی که کابلی که قبلا هم از ان نام بردیم ضخیم تر شده ، زیرا حاوی ۴ سیم بیش از یواس بی ۲٫۰ است، به نظر می رسد این مورد هم اکنون مساله مهم نیست.بلکه مزیت اصلی شیوه نصب ان است که، به سادگی سبب اتصال دستگاه و پورت یواس بی ۳٫۰ می شود. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده پورت اتصال دهنده شامل مجموعه ای از اتصالات اضافی است.

اخبار خوب (مزایای یو اس بی ۳٫۰)

همه تکنولوژی های جدید بسیار هیجان انگیز می باشند. اما این به چه معناست؟ آیا شما هنوز هم قادر به استفاده از سخت افزار قدیمی خود که تحت یواس بی ۲٫۰ می باشد هستید؟ تکنولوژی جدید یواس بی ۳٫۰ چه تاثیری روی زندگی روزمره شما دارد؟ منافع استفاده از آن چه ها هستند؟

سازگاری

یواس بی ۳٫۰ سازگار با یواس بی ۲٫۰ است. بنابراین چه شما دستگاه جدیدی با یواس بی ۳٫۰ بخرید یا کامپیوتر جدیدی که از یواس ۳٫۰ پشتیبانی می کند تهیه کنید، سخت افزار های قدیمی شما قادر خواهند بود تا با رابط کاربری جدید ارتباط برقرار کند. طبیعی است که در این حالت، یو اس بی ۳٫۰ سرعتی در حد یو اس بی ۲٫۰ خواهد داشت. با این حال ، شما قادر به استفاده از کابل یواس بی ۳٫۰ برای وصل کردن آن به دستگاه یواس بی ۲٫۰ نخواهید بود(به دلیل شکل ظاهری کابل و پورت یو اس بی ۳٫۰)

نرخ انتقال دیتا

تا حالا شرط می بندم این سرعت های مگا بیت و گیگا بیت بر ثانیه بالا که در مورد یو اس بی ۳٫۰ ذکر شده همه شما را شگفت زده کرده، اما در حقیقت این اعداد چه معنیی میدهد؟ خوب ، اجازه دهید من برای شما یک مثال بزنم. با یواس بی ۳٫۰ شما می توانید یک فایل ۱۰ گیگابایتی را از کامپیوتر خود به درایو خارجی (مثل فلش مموری یا هارد اکسترنال با پورت یو اس بی ۳٫۰) با صرق زمانی در حدود ۲۵ ثانیه انتقال دهید. با یواس بی ۲٫۰ این امر بیش از ۵ دقیقه (۳۰۰ ثانیه) وقت خواهد گرفت!

دستگاه های استفاده کننده از یو اس بی ۳٫۰

دستگاه هایی از یواس بی ۳٫۰ بیشتر بهره می برند که در حال حاضر دارای سرعت انتقال دیتای بیشتر از یواس بی ۲٫۰ هستند، از جمله وب کم های HD ، درایو های بلو ری ، یا بعضی هارد های اکسترنال.

پشتیبانی توسط سیستم عامل های مختلف

پیش از این مشخص شده بود که ویندوز ویستا ، ویندوز ۷ ، و لینوکس از یواس بی ۳٫۰ پشتیبانی می کنند. انتظار مک نیز این رویه را دنبال کند. با توجه به سن بالای ویندوز ایکس پی ، احتمال نمی رود مایکروسافت یک بروز رسانی برای این ویندوز برای پشتیبانی از این رابط کاربری جدید منشر سازد.

اخبار بد (نامزیت های یو اس بی ۳٫۰)

صادقانه بگویم اولش وسوسه شدم به شما علام کنم خبر بدی در مورد یو اس بی ۳٫۰ وجود ندارد، اما متسفانه وجود دارد. اجازه بدهید لااقل بگویم، خبر های بد حداقل است!

طول کابل

حداکثر طول کابلی که یواس بی ۳٫۰ پشتیبانی می کند به حدود ۳ متر کاهش یافته ، در حالی که در یو اس بی ۲٫۰ این عدد ۵ متر بود. با این حال ، با استفاده از هاب ، حداکثر طول می تواند به ۱۸ متر افزایش پیدا کند.

محدودیت سرعت

طبیعتا همه دستگاه های الکترونیکی قادر به استفاده از حداکثر سرعت ارائه شده در یواس بی ۳٫۰ نخواهند بود. به عنوان مثال دیسک های سخت مغناطیسی ، توسط دور در دقیقه (RPM) گردش درایو خود و سرعت مربوط به خواندن / نوشتن محدود شده اند. از این رو ، یواس بی ۳٫۰ زیبایی کامل خود را تا زمانی که کامپیوترها به طور پیش فرض مجهز به سخت افزار سریعتری ، مانند درایوهای حالت جامد (SSD) نشوند به ما آشکارا نشان نخواهد داد. اما همه ما می دانیم که ذات آی تی پیشرفت های سریع و انقلابی است. کافیست فقط یک یا دو سال صبر کنید تا قادر باشید به طور کامل از قدرت یواس بی ۳٫۰ بهره مند شوید.

احساس می کنم شما به اطلاعات بیشتری نیاز دارید نه؟ Computerworld یک بررسی عالی از یواس بی ۳٫۰ دارد(مقاله ای با عنوان یواس بی ۳٫۰ : مرز جدید سرعت) ، از جمله آزمون سخت افزار های مجهز به یواس بی۳٫۰در حال حاضر در دسترس. آیا شما باز هم تشنه دریافت اطلاعات بیشتر و عمیقترید، لطفا این مقاله را در Tech Republic مطالعه کنید: ۱۰تا از چیزهایی که باید در مورد یواس ۲٫۰ و ۳٫۰ بدانید. و دیگری نگاهی جامع به همه چیز یو اس بی: پرسش و پاسخ در زمینه پورت پر سرعت یواس بی ۳٫۰

 

[AMD.POWER]

مروري بر درايو‌هاي SSD
هارددیسک‌ها در دهه 1950 اختراع شدند. در ابتدا آنها دیسک‌های بزرگی به ضخامت 20 اینچ بودند و فقط چند مگابایتي از اطلاعات را مي‌توانستند ذخیره کنند. در ابتدا نام آنها "دیسک‌های ثابت " (Fixed Disks) یا وینچسترز (یک اسم رمز که قبلاً برای یک محصول محبوب IBM استفاده می‌شده است) بود. بعدها برای تشخیص آنها از فلاپی دیسک (ديسک نرم)، نام‌ هارددیسک بر روی آنها گذاشته شد.

با گذشت زمان و بالا رفتن حجم اطلاعات مورد نیاز کاربران، کم کم نیاز به دیسک‌هایی با سرعت انتقال بیشتر و مصرف انرژی کمتر احساس شد که این مسئله در مورد دستگاه‌های قابل حمل، مثل نوت‌بوک‌ها و نِت‌بوک‌ها، بیشتر احساس می‌شود. بنابراین شرکت‌های سازندۀ‌ هارددیسک، به فکر ساخت دیسک‌هایی با سرعت انتقال بسیار بالا و مصرف انرژی کمتر افتادند و توانستند دیسک‌هایی را با الهام از تکنولوژی بکار گرفته شده در Flash درايوها بسازند که هم سرعت بیشتری دارد و هم انرژی کمتری مصرف می‌کند. اين ديسک‌ها همان SSD‌ها هستند.

درايو‌های SSD

SSD سر واژه عبارت Solid-State Drive است.
واحدهای SSD، دستگاه‌های ذخیره‌سازی هستند که می‌توانند همانند‌ هارددیسک‌ها، اطلاعات را ذخیره کنند. این نوع از دستگاه‌های ذخیره سازی، از چیپ‌های بکار گرفته شده در حافظه‌های Flash (به جای دیسک‌های مغناطیسی بکار گرفته شده در ‌هارددیسک‌ها) برای ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌کنند.
SSD‌ها برای اولین بار در دهه‌های 70 و 80 میلادی به عنوان حافظه‌های نیمه‌هادی برای ابرکامپیوترهای IBM یعنی Cray و Amdahl استفاده شدند.

چون داده‌‍‌ها به جای حالت مغناطیسی (یعنی ذخیره شدن بر روی دیسک‌های فلزی بنام پلاتر) به شکل الکتریکی ذخیره می‌شوند (بر روی چیپ‌های الکترونیکی) لذا SSD‌ها سریع‌تر از‌هارددیسک‌های معمولی عمل مي‌کنند. این سرعت بیشتر مي‌تواند 2 دلیل مهم داشته باشد:

1- نیازی به تبدیل اطلاعات مغناطیسی به اطلاعات الکتریکی نیست.
2- هیچ قطعۀ مکانیکی وجود ندارد، بنابراین داده‌ها به سهولت در دسترس هستند در حالی که در ‌هارددیسک‌ها، مدت زمانی جهت رسیدن هِد ‌هارددیسک به جایی که اطلاعات ذخیره شده است (Seek Time)نیاز است. بنابراین مي‌توان ادعا کرد که سرعت SSD‌ها نزدیک به سرعت حافظه‌های Flash است. همچنین به دلیل عدم وجود قطعه مکانیکی در SSD‌ها، این نوع از حافظه‌ها کاملاً بی‌صدا بوده و حرارت کمتری در مقایسه با HDD‌ ها تولید مي‌کنند.

نکته: هرگاه در ساخت یک SSD، از حافظه‌های SRAM یا DRAM (بجای حافظه‌های Flash) استفاده شده باشد، به آن RAM Drive گفته مي‌شود.

یکی از نکات مهم درمورد SSD‌ها این است که از آنجايی که داده‌ها در چیپ‌های حافظه ذخیره می‌شوند، SSD یک دیسک نیست. بنابراین اصطلاح
"دیسک‌های SSD "، اشتباه است و باید از اصطلاح " واحد ssdا" (SSD Unit) استفاده نمود.
بطور کلی واحدهای SSD، در 3 نوع 3.5، 2.5 و 1.8 اینچی ساخته شده‌اند زیرا حداقل باید هم اندازۀ دیسک‌های مورد استفاده در نوت‌بوک‌ها و نِت‌بوک‌ها باشند. از نظر نوع واسط (اينترفيس) نیز واحدهای SSD با هر 2 نوع واسط ATA و SATA سازگار هستند.

تفاوت راندمان SSD با HDD

در آزمایشات انجام شده مشخص شد که حافظه‌های SSD، قادر هستند تا حجم اطلاعاتی برابر 25 فیلم HD را در مدت زمان 21 دقیقه در خود ذخیره کنند، در حالیکه ذخیرۀ همین حجم اطلاعات در بهترین‌ هارددیسک‌های فعلی حداقل 70 دقیقه طول مي‌کشد.
همچنین، بطور میانگین سرعت خواندن از روی حافظه‌های SSD، حدود 220 MB/s و سرعت چیزی حدود 200 MB/s است. نکتۀ قابل توجه اینکه نوشتن و خواندن بطور همزمان 10 درصد از این سرعت را کاهش مي‌دهد.
از سوی دیگر تعداد عملیات ورودی/خروجی در هر ثانیه (IOPS) در SSD‌ها چیزی بین 40 هزار تا 150 هزار است در حالیکه این میزان در HDD‌ها بین 100 تا 300 است.
همچنین فاکتور تاخیر (Latency) در SSD‌ها 0.015 میلی ثانیه است در حالی که این میزان برای HDD‌ ها حدود 5.5 میلی ثانیه است. نکته قابل توجه آنکه فاکتور
Seek Time در SSD‌ها معنایی ندارد.
نکتۀ مهم دیگر آنکه میزان بکارگیری و استفاده از فضای ذخیره سازی در HDD‌ها کمتر از 90 درصد است در حالیکه در SSD‌ها این میزان نزدیک به 100 درصد است.

نکته: ماهنامه رايانه خبر در مقاله "mushkin SSD 60GB" در شماره 52 به تفصيل به بررسي و تست يک SSD 60 گيگابايتي و مقايسه آن با يک‌هاردديسک 320 گيگابايتي پرداخته است.

بازار هدف

مهم ترین هدف تولید کنندگان واحدهای SSD در حال حاضر بدست آوردن بازار موبایل و بطور کلی دستگاه‌ه اي پرتابل است و نه بازار سيستم‌هاي دسکتاپ .
این مسئله 2 دلیل مهم دارد:
1- مصرف کمتر انرژی در واحدهای SSD، نسبت به‌هارددیسک‌ها. شاید این مسئله در یک کامپیوتر Desktop زیاد محسوس نباشد ولی برای مثال در نوت‌بوک‌ها فوق‌العاده به چشم مي‌آید.
2- مقاوم بودن در برابر ضربات و تکان‌های احتمالی. با داشتن واحد‌های SSD، دیگر لازم نیست از تکان دادن و ضربات ناگهانی واحد حافظه خود نگران باشیم. زیرا داده‌ها هیچ آسیبی ندیده و کاملاً سالم می‌مانند. در حالی که در ‌هارددیسک‌ها ممکن است داده‌های ما آسیب دیده و از بین بروند.

بطور کلی واحدهای SSD مبتنی بر ساختار Flash، شامل اجزای زیر هستند:

1ـ Flash Memory
منظور از این بخش، همان جایی است که داده ذخیره مي‌شود. این بخش نیز از نوع حافظه‌های مورد استفاده به عنوان فلش درایو، کارت‌های حافظه برای دوربین‌های دیجیتال و ... است.
بطور کلی SSD‌ها، به دلیل نوع تکنولوژی ساختشان و همچنین استفاده زیاد از این نوع حافظه‌ها، گران هستند.

حافظه‌های Flash، مي‌توانند تحت 2 تکنولوژی مختلف ساخته شوند : NAND و NOR
نوع مورد استفاده در اکثر دستگاه‌ها، NAND است. بنابراین تکنولوژی مورد استفاده در اکثر فلش درايوهای فعلی، NAND است.
دو شرکت Intel و Micron که سرمایه گذاری مشترکی را در سال 2006تحت نام
IM Flash Technologies، آغاز کرده اند، در تاریخ 1 فوریۀ امسال 2010، موفق به ساخت تکنولوژی 25 نانومتری برای حافظه‌های NAND شدند. بکارگیری این تکنولوژی در ساخت SSD‌ها مي‌تواند انقلاب بزرگی به حساب آید. از مزیت‌های تکنولوژی NAND، مي‌توان به موارد زیر اشاره کرد :
بهینه بودن هزینۀ ساخت، افزایش قابلیت اعتماد، چگالی بیشتر برای داده‌ها (افزایش ظرفیت )، کاهش سایز حافظه‌ها و ...

تکنولوژی NOR، این امکان را مي‌دهد تا بتوان از روي آن برنامه‌ها را اجرا کرد (شبيه کاري که رم در سيستم‌هاي دسکتاپ انجام ‌مي‌دهد) و اساساً در ساخت رم‌‌هاي تلفن‌های همراه مورد استفاده قرار مي‌گیرد.

از سوی دیگر، حافظه‌های Flash از نظر نوع چگالی حافظه، در 2 گروه قرار مي‌گیرند :
• (SLC (Single Level Cell : در چیپ‌های SLC، هر مدار ذخیره سازی داخلِ چیپ، تنها یک بیت از اطلاعات را ذخیره می‌کند.
• (MLC ( Multiple Level Cell : در چیپ‌های MLC، هر مدار ذخیره سازی، بیش از یک بیت از اطلاعات را ذخیره مي‌کند.

به همین دلیل چیپ‌های MLC، ارزان‌تر از چیپ‌های SLC هستند. زیرا یک چیپ MLC مي‌تواند حجم بیشتری از اطلاعات را در خود نگه دارد. بنابراین، واحدهای SSD ارزان‌تر، از چیپ‌های MLC استفاده کرده‌اند. در حالیکه واحدهای گران‌تر، از چیپ‌های SLC، استفاده نموده‌اند.
از آنجايیکه بیت‌های دادۀ داخل چیپ‌ها به یکدیگر نزدیک هستند، چیپ‌های MLC، نرخ تولید خطای بیشتری دارند. نکته مهم اینکه این خطا‌ها، برای کاربر قابل مشاهده نیستند، زیرا چیپ کنترلر، با استفاده از مکانیزم تصحیح خطا، خطا‌های مذکور را تشخیص داده و بطور خودکار آنها را برطرف مي‌کند. ولی به هر حال تشخیص و تصحیح خطا زمان مي‌برد (هرچند این زمان اندک باشد). بنابراین مي‌توانیم به این نتیجه رسيد که :
" چیپ‌های MLC، کندتر از چیپ‌های SLC هستند"

عیب دیگر چیپ‌های MLC، این است که از عمر کوتاه‌تری نسبت به چیپ‌های SLC برخوردار هستند(در واقع، حافظه‌های Flash دارای تعداد دفعات محدودی برای انجام عملیات نوشتن و پاک کردن هستند).

معمولاً چیپ‌های SLC، قبل از آنکه غیر قابل اعتماد شوند، اجازۀ 100 هزار سیکل نوشتن و پاک کردن را به ما مي‌دهند. در حالیکه چیپ‌های MLC، دارای تعدادی محدودی سیکل نوشتن و پاک کردن هستند، یعنی حدود 10 هزار سیکل. بنابراین برخی از چیپ‌های ارزان قیمت عمر کوتاه‌تری دارند).

ولی ممکن است این سوال پیش بیاید که طول عمر یک واحد SSD در نهایت چقدر است ؟
در پاسخ به این سوال باید گفت که این مسئله به تعداد دفعات سیکل‌های نوشتن و پاک کردن، که توسط کاربر انجام مي‌شود بستگی دارد. برای مثال، اگر تصورکنیم که کاربر بطور میانگین هر روز حدود 50گيگابايت عملیات نوشتن انجام مي‌دهد، طول عمر یک واحد SSD با حجم 64GB،که دارای چیپ‌های MLC باشد، حدود 35 سال است. با توجه به رابطۀ زیر :

64iGB x 10,000) / 50 GB / 365 days)

در حالی که همین وضعیت برای یک SSD حاوی چیپ‌های SLC، حدود 350 سال است:

4iGB x 100,000) / 50 GB / 365 days)

بنابراین، با توجه به نکات ذکر شده، مي‌توانیم به این نتیجه برسیم که برای مصارف حرفه‌اي (محیط‌های Enterprise مثل سرورها) که حجم عملیات بالا است بهتر است از واحدهای SSD که حاوی چیپ‌های SLC هستند استفاده کنیم. در حالیکه واحدهای SSD که حاوی چیپ‌های MLC هستند در رده مصارف عمومي(Consumer) قرار مي‌گیرند.
جدول 1 تفاوت نیازها در محیط‌های Enterprise و Consumer را نشان مي‌دهد:


جدول 1: تفاوت نیازها در محیط‌های Enterprise و Consumer

از یک دیدگاه کلی متوسط زمان بدون عیب کار کردن
(MTBF (Mean Time Between Failures، برای SSD‌ها بین 1.5 میلیون تا 3 میلیون ساعت است در حالیکه این فاکتور برای HDD‌ها بین 300 هزار تا 1 میلیون ساعت است.

2ـ Buffer Memory :
یکی از نکات قابل توجه در مورد واحدهای SSD این است که این نوع از حافظه‌ها نیز دارای مقدار اندکی حافظه DRAM، به عنوان حافظه‌ای موقت جهت انجام عملیات Cache هستند (همانند مفهوم کش برای‌هارددیسک‌ها). در واقع بخشی از داده‌ها در حین انجام عملیات واحد SSD، در این حافظه موقت قرار مي‌گیرند. بنابراین از این حافظه موقت به عنوان یک بافر استفاده مي‌شود.
معمولاً از SDRAM جهت بالا بردن سرعت ارتباطات بین کنترلر و واسط SATA استفاده مي‌شود.

3ـ Controller :
بخش مرکزی یک SSD، واحد کنترلر است که سرعت واحد SSD را تعیین مي‌کند.
شرکت‌های اندکی قادر به تولید این نوع چیپ‌ها هستند. برخی از مهمترین آنها عبارتند از: Intel، Samsung، Jmicron، OCZ و ...
بخش کنترلر، آرایۀ حافظه Flash را، به مفهومي ‌به نام کانال (Channel)، سازماندهی مي‌کند که هرکدام از کانال‌ها بطور مجزا قابل دسترسی هستند. بنابراین یک کنترلر با 10 کانال احتمالاً سریع تر از یک کنترلر با 8 کانال است. در اینجا از کلمۀ " احتمالاً "، استفاده کردیم، زیرا کارایی به فاکتورهای دیگری نیز بستگی دارد.
چیپ کنترلر،(SOC (System On a Chip نیز نامیده مي‌شود.

مزایای واحدهای SSD :
1- سرعت Start Up بیشتر برای سیستم، به دلیل عدم وجود قطعه مکانیکی . در HDD‌ وجود پلاتر‌ها و بازوهای حرکتی و موتور اصلی گردانندۀ پلاترها علاوه برکاهش سرعت، مشکلاتی مثل مصرف انرژی بیشتر، نويز و ... را به همراه دارد. شرکت Fujitsu، نشان داد که با استفاده از واحد SSD بجای HDD، سرعت بوت در ویندوز ايکس‌پي در حدود 20 درصد فزایش یافته است.
2- سرعت دسترسی تصادفی بیشتر به دلیل عدم وجود هد خواندن/ نوشتن.
3- تاخیر زمانی کمتر نسبت به‌‌ هارددیسک‌ها و عدم جود فاکتور Seek Time .
4- پراکندگی کمتر برای داده‌ها بر روی واحدهای حافظه .
5- بی‌صدا کار کردن واحد‌های SSD .
6- مصرف انرژی فوق العاده کمتر نسبت به‌هارددیسک‌ها .
7- قابلیت اعتماد بسیار بالا ( اطمینان از عدم از بین رفتن داده‌ها در اثر ضربات و تکان‌های احتمالی به واحد حافظه) .
8- تحمل بازۀ حرارتی بیشتر .
9- داشتن اندازۀ کوچک و باریک و وزن کمتر .
10- داشتن عمری بسیار طولانی‌تر نسبت به ‌هارددیسک‌ها .
11- استفاده از فضای ذخیره سازی نزدیک به 100 درصد (امکان بکارگیری قدرت بیشتر جهت فشرده سازی داده‌ها، در مقایسه با‌هارددیسک‌ها).

معایب واحدهای SSD :
1- گران‌تر بودن واحدهای SSD نسبت به HDD‌ها. به ازای هر گیگابایت (برای مثال اکنون، هر گیگابایت فضای واحدهای SSD چیزی حدود 3500 تومان است در حالیکه این مقدار برای ‌هارددیسک‌های 3.5 اینچی، چیزی حدود 250 تومان است).
2- کمتر بودن حجم واحدهای SSD فعلی، نسبت به ‌هارددیسک‌های موجود در بازار .
3- کارایی مربوط به عملیات نوشتن، به میزان قابل توجهی به بلاک‌های آزاد و قابل برنامه ریزی بستگی دارد.
4- واحدهای SSD مبتنی بر واسط SATA، دارای سرعت نوشتن کمتری هستند. بنابراین بهتر است از واحدهای SSD مبتنی بر واسط‌های PCIe مدرن و پرسرعت امروزی، استفاده کرد.
5- امکان انجام عملیات یکپارچه سازی (Defragmentation)، بر روی واحدهای SSD مبتنی بر Flash وجود ندارد. بدان معنا که سیستم عامل قادر به کنترل مکان فیزیکی و واقعی سکتورهای درايو نیست. برخی از SSD‌ها، هنگامي‌که در حالت بیکاری
(Idle) به سر مي‌برند، بطور خودکار، فضای خالی خود را فشرده سازی مي‌کنند. ولی این مسئله، تنها سرعت عملیات نوشتن را بهبود مي‌بخشد و تاثیری در سرعت خواندن داده‌های پراکنده شده (Fragmented) ندارد.

سخن پاياني
در نهایت، به دلیل وجود مزایای زیاد استفاده از SSD‌ها، در سال 2008 برای اولین بار SSD‌ها بر روی نت‌بوک‌ها قرار گرفتند، و در سال 2009 برای اولین بار بر روی نوت‌بوک‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. کمپانی‌های فوجيتسو، دل و اپل از پیشگامان بکارگیری این نوع حافظه‌ها در نوت‌بوک‌ها بودند. بنابراین با ورود SSD‌ها و فراگیر شدن و به تبع آن، کاهش قیمت، باید شاهد از میان رفتن HDD‌ها و جایگزینی SSD‌ها باشیم.

منابع :

DV Hardware - Searching the web 24/7 for the best tech news
Uncomplicating the Complicated | Hardware Secrets
en.wikipedia.org/wiki
Difference Between Similar Terms and Objects
Tech News Headlines - Yahoo! News
Internet.com - The Network for Technology Professionals.
About.com: Need. Know. Accomplish.
TFTS - Technology, Gadgets & Curiosities

منبع رايان خبر

 

[AMD.POWER]

مروري بر درايو‌هاي SSD
هارددیسک‌ها در دهه 1950 اختراع شدند. در ابتدا آنها دیسک‌های بزرگی به ضخامت 20 اینچ بودند و فقط چند مگابایتي از اطلاعات را مي‌توانستند ذخیره کنند. در ابتدا نام آنها "دیسک‌های ثابت " (Fixed Disks) یا وینچسترز (یک اسم رمز که قبلاً برای یک محصول محبوب IBM استفاده می‌شده است) بود. بعدها برای تشخیص آنها از فلاپی دیسک (ديسک نرم)، نام‌ هارددیسک بر روی آنها گذاشته شد.

با گذشت زمان و بالا رفتن حجم اطلاعات مورد نیاز کاربران، کم کم نیاز به دیسک‌هایی با سرعت انتقال بیشتر و مصرف انرژی کمتر احساس شد که این مسئله در مورد دستگاه‌های قابل حمل، مثل نوت‌بوک‌ها و نِت‌بوک‌ها، بیشتر احساس می‌شود. بنابراین شرکت‌های سازندۀ‌ هارددیسک، به فکر ساخت دیسک‌هایی با سرعت انتقال بسیار بالا و مصرف انرژی کمتر افتادند و توانستند دیسک‌هایی را با الهام از تکنولوژی بکار گرفته شده در Flash درايوها بسازند که هم سرعت بیشتری دارد و هم انرژی کمتری مصرف می‌کند. اين ديسک‌ها همان SSD‌ها هستند.

درايو‌های SSD

SSD سر واژه عبارت Solid-State Drive است.
واحدهای SSD، دستگاه‌های ذخیره‌سازی هستند که می‌توانند همانند‌ هارددیسک‌ها، اطلاعات را ذخیره کنند. این نوع از دستگاه‌های ذخیره سازی، از چیپ‌های بکار گرفته شده در حافظه‌های Flash (به جای دیسک‌های مغناطیسی بکار گرفته شده در ‌هارددیسک‌ها) برای ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌کنند.
SSD‌ها برای اولین بار در دهه‌های 70 و 80 میلادی به عنوان حافظه‌های نیمه‌هادی برای ابرکامپیوترهای IBM یعنی Cray و Amdahl استفاده شدند.

چون داده‌‍‌ها به جای حالت مغناطیسی (یعنی ذخیره شدن بر روی دیسک‌های فلزی بنام پلاتر) به شکل الکتریکی ذخیره می‌شوند (بر روی چیپ‌های الکترونیکی) لذا SSD‌ها سریع‌تر از‌هارددیسک‌های معمولی عمل مي‌کنند. این سرعت بیشتر مي‌تواند 2 دلیل مهم داشته باشد:

1- نیازی به تبدیل اطلاعات مغناطیسی به اطلاعات الکتریکی نیست.
2- هیچ قطعۀ مکانیکی وجود ندارد، بنابراین داده‌ها به سهولت در دسترس هستند در حالی که در ‌هارددیسک‌ها، مدت زمانی جهت رسیدن هِد ‌هارددیسک به جایی که اطلاعات ذخیره شده است (Seek Time)نیاز است. بنابراین مي‌توان ادعا کرد که سرعت SSD‌ها نزدیک به سرعت حافظه‌های Flash است. همچنین به دلیل عدم وجود قطعه مکانیکی در SSD‌ها، این نوع از حافظه‌ها کاملاً بی‌صدا بوده و حرارت کمتری در مقایسه با HDD‌ ها تولید مي‌کنند.

نکته: هرگاه در ساخت یک SSD، از حافظه‌های SRAM یا DRAM (بجای حافظه‌های Flash) استفاده شده باشد، به آن RAM Drive گفته مي‌شود.

یکی از نکات مهم درمورد SSD‌ها این است که از آنجايی که داده‌ها در چیپ‌های حافظه ذخیره می‌شوند، SSD یک دیسک نیست. بنابراین اصطلاح
"دیسک‌های SSD "، اشتباه است و باید از اصطلاح " واحد ssdا" (SSD Unit) استفاده نمود.
بطور کلی واحدهای SSD، در 3 نوع 3.5، 2.5 و 1.8 اینچی ساخته شده‌اند زیرا حداقل باید هم اندازۀ دیسک‌های مورد استفاده در نوت‌بوک‌ها و نِت‌بوک‌ها باشند. از نظر نوع واسط (اينترفيس) نیز واحدهای SSD با هر 2 نوع واسط ATA و SATA سازگار هستند.

تفاوت راندمان SSD با HDD

در آزمایشات انجام شده مشخص شد که حافظه‌های SSD، قادر هستند تا حجم اطلاعاتی برابر 25 فیلم HD را در مدت زمان 21 دقیقه در خود ذخیره کنند، در حالیکه ذخیرۀ همین حجم اطلاعات در بهترین‌ هارددیسک‌های فعلی حداقل 70 دقیقه طول مي‌کشد.
همچنین، بطور میانگین سرعت خواندن از روی حافظه‌های SSD، حدود 220 MB/s و سرعت چیزی حدود 200 MB/s است. نکتۀ قابل توجه اینکه نوشتن و خواندن بطور همزمان 10 درصد از این سرعت را کاهش مي‌دهد.
از سوی دیگر تعداد عملیات ورودی/خروجی در هر ثانیه (IOPS) در SSD‌ها چیزی بین 40 هزار تا 150 هزار است در حالیکه این میزان در HDD‌ها بین 100 تا 300 است.
همچنین فاکتور تاخیر (Latency) در SSD‌ها 0.015 میلی ثانیه است در حالی که این میزان برای HDD‌ ها حدود 5.5 میلی ثانیه است. نکته قابل توجه آنکه فاکتور
Seek Time در SSD‌ها معنایی ندارد.
نکتۀ مهم دیگر آنکه میزان بکارگیری و استفاده از فضای ذخیره سازی در HDD‌ها کمتر از 90 درصد است در حالیکه در SSD‌ها این میزان نزدیک به 100 درصد است.

نکته: ماهنامه رايانه خبر در مقاله "mushkin SSD 60GB" در شماره 52 به تفصيل به بررسي و تست يک SSD 60 گيگابايتي و مقايسه آن با يک‌هاردديسک 320 گيگابايتي پرداخته است.

بازار هدف

مهم ترین هدف تولید کنندگان واحدهای SSD در حال حاضر بدست آوردن بازار موبایل و بطور کلی دستگاه‌ه اي پرتابل است و نه بازار سيستم‌هاي دسکتاپ .
این مسئله 2 دلیل مهم دارد:
1- مصرف کمتر انرژی در واحدهای SSD، نسبت به‌هارددیسک‌ها. شاید این مسئله در یک کامپیوتر Desktop زیاد محسوس نباشد ولی برای مثال در نوت‌بوک‌ها فوق‌العاده به چشم مي‌آید.
2- مقاوم بودن در برابر ضربات و تکان‌های احتمالی. با داشتن واحد‌های SSD، دیگر لازم نیست از تکان دادن و ضربات ناگهانی واحد حافظه خود نگران باشیم. زیرا داده‌ها هیچ آسیبی ندیده و کاملاً سالم می‌مانند. در حالی که در ‌هارددیسک‌ها ممکن است داده‌های ما آسیب دیده و از بین بروند.

بطور کلی واحدهای SSD مبتنی بر ساختار Flash، شامل اجزای زیر هستند:

1ـ Flash Memory
منظور از این بخش، همان جایی است که داده ذخیره مي‌شود. این بخش نیز از نوع حافظه‌های مورد استفاده به عنوان فلش درایو، کارت‌های حافظه برای دوربین‌های دیجیتال و ... است.
بطور کلی SSD‌ها، به دلیل نوع تکنولوژی ساختشان و همچنین استفاده زیاد از این نوع حافظه‌ها، گران هستند.

حافظه‌های Flash، مي‌توانند تحت 2 تکنولوژی مختلف ساخته شوند : NAND و NOR
نوع مورد استفاده در اکثر دستگاه‌ها، NAND است. بنابراین تکنولوژی مورد استفاده در اکثر فلش درايوهای فعلی، NAND است.
دو شرکت Intel و Micron که سرمایه گذاری مشترکی را در سال 2006تحت نام
IM Flash Technologies، آغاز کرده اند، در تاریخ 1 فوریۀ امسال 2010، موفق به ساخت تکنولوژی 25 نانومتری برای حافظه‌های NAND شدند. بکارگیری این تکنولوژی در ساخت SSD‌ها مي‌تواند انقلاب بزرگی به حساب آید. از مزیت‌های تکنولوژی NAND، مي‌توان به موارد زیر اشاره کرد :
بهینه بودن هزینۀ ساخت، افزایش قابلیت اعتماد، چگالی بیشتر برای داده‌ها (افزایش ظرفیت )، کاهش سایز حافظه‌ها و ...

تکنولوژی NOR، این امکان را مي‌دهد تا بتوان از روي آن برنامه‌ها را اجرا کرد (شبيه کاري که رم در سيستم‌هاي دسکتاپ انجام ‌مي‌دهد) و اساساً در ساخت رم‌‌هاي تلفن‌های همراه مورد استفاده قرار مي‌گیرد.

از سوی دیگر، حافظه‌های Flash از نظر نوع چگالی حافظه، در 2 گروه قرار مي‌گیرند :
• (SLC (Single Level Cell : در چیپ‌های SLC، هر مدار ذخیره سازی داخلِ چیپ، تنها یک بیت از اطلاعات را ذخیره می‌کند.
• (MLC ( Multiple Level Cell : در چیپ‌های MLC، هر مدار ذخیره سازی، بیش از یک بیت از اطلاعات را ذخیره مي‌کند.

به همین دلیل چیپ‌های MLC، ارزان‌تر از چیپ‌های SLC هستند. زیرا یک چیپ MLC مي‌تواند حجم بیشتری از اطلاعات را در خود نگه دارد. بنابراین، واحدهای SSD ارزان‌تر، از چیپ‌های MLC استفاده کرده‌اند. در حالیکه واحدهای گران‌تر، از چیپ‌های SLC، استفاده نموده‌اند.
از آنجايیکه بیت‌های دادۀ داخل چیپ‌ها به یکدیگر نزدیک هستند، چیپ‌های MLC، نرخ تولید خطای بیشتری دارند. نکته مهم اینکه این خطا‌ها، برای کاربر قابل مشاهده نیستند، زیرا چیپ کنترلر، با استفاده از مکانیزم تصحیح خطا، خطا‌های مذکور را تشخیص داده و بطور خودکار آنها را برطرف مي‌کند. ولی به هر حال تشخیص و تصحیح خطا زمان مي‌برد (هرچند این زمان اندک باشد). بنابراین مي‌توانیم به این نتیجه رسيد که :
" چیپ‌های MLC، کندتر از چیپ‌های SLC هستند"

عیب دیگر چیپ‌های MLC، این است که از عمر کوتاه‌تری نسبت به چیپ‌های SLC برخوردار هستند(در واقع، حافظه‌های Flash دارای تعداد دفعات محدودی برای انجام عملیات نوشتن و پاک کردن هستند).

معمولاً چیپ‌های SLC، قبل از آنکه غیر قابل اعتماد شوند، اجازۀ 100 هزار سیکل نوشتن و پاک کردن را به ما مي‌دهند. در حالیکه چیپ‌های MLC، دارای تعدادی محدودی سیکل نوشتن و پاک کردن هستند، یعنی حدود 10 هزار سیکل. بنابراین برخی از چیپ‌های ارزان قیمت عمر کوتاه‌تری دارند).

ولی ممکن است این سوال پیش بیاید که طول عمر یک واحد SSD در نهایت چقدر است ؟
در پاسخ به این سوال باید گفت که این مسئله به تعداد دفعات سیکل‌های نوشتن و پاک کردن، که توسط کاربر انجام مي‌شود بستگی دارد. برای مثال، اگر تصورکنیم که کاربر بطور میانگین هر روز حدود 50گيگابايت عملیات نوشتن انجام مي‌دهد، طول عمر یک واحد SSD با حجم 64GB،که دارای چیپ‌های MLC باشد، حدود 35 سال است. با توجه به رابطۀ زیر :

64iGB x 10,000) / 50 GB / 365 days)

در حالی که همین وضعیت برای یک SSD حاوی چیپ‌های SLC، حدود 350 سال است:

4iGB x 100,000) / 50 GB / 365 days)

بنابراین، با توجه به نکات ذکر شده، مي‌توانیم به این نتیجه برسیم که برای مصارف حرفه‌اي (محیط‌های Enterprise مثل سرورها) که حجم عملیات بالا است بهتر است از واحدهای SSD که حاوی چیپ‌های SLC هستند استفاده کنیم. در حالیکه واحدهای SSD که حاوی چیپ‌های MLC هستند در رده مصارف عمومي(Consumer) قرار مي‌گیرند.
جدول 1 تفاوت نیازها در محیط‌های Enterprise و Consumer را نشان مي‌دهد:


جدول 1: تفاوت نیازها در محیط‌های Enterprise و Consumer

از یک دیدگاه کلی متوسط زمان بدون عیب کار کردن
(MTBF (Mean Time Between Failures، برای SSD‌ها بین 1.5 میلیون تا 3 میلیون ساعت است در حالیکه این فاکتور برای HDD‌ها بین 300 هزار تا 1 میلیون ساعت است.

2ـ Buffer Memory :
یکی از نکات قابل توجه در مورد واحدهای SSD این است که این نوع از حافظه‌ها نیز دارای مقدار اندکی حافظه DRAM، به عنوان حافظه‌ای موقت جهت انجام عملیات Cache هستند (همانند مفهوم کش برای‌هارددیسک‌ها). در واقع بخشی از داده‌ها در حین انجام عملیات واحد SSD، در این حافظه موقت قرار مي‌گیرند. بنابراین از این حافظه موقت به عنوان یک بافر استفاده مي‌شود.
معمولاً از SDRAM جهت بالا بردن سرعت ارتباطات بین کنترلر و واسط SATA استفاده مي‌شود.

3ـ Controller :
بخش مرکزی یک SSD، واحد کنترلر است که سرعت واحد SSD را تعیین مي‌کند.
شرکت‌های اندکی قادر به تولید این نوع چیپ‌ها هستند. برخی از مهمترین آنها عبارتند از: Intel، Samsung، Jmicron، OCZ و ...
بخش کنترلر، آرایۀ حافظه Flash را، به مفهومي ‌به نام کانال (Channel)، سازماندهی مي‌کند که هرکدام از کانال‌ها بطور مجزا قابل دسترسی هستند. بنابراین یک کنترلر با 10 کانال احتمالاً سریع تر از یک کنترلر با 8 کانال است. در اینجا از کلمۀ " احتمالاً "، استفاده کردیم، زیرا کارایی به فاکتورهای دیگری نیز بستگی دارد.
چیپ کنترلر،(SOC (System On a Chip نیز نامیده مي‌شود.
مشاهده پیوست 81048
مزایای واحدهای SSD :
1- سرعت Start Up بیشتر برای سیستم، به دلیل عدم وجود قطعه مکانیکی . در HDD‌ وجود پلاتر‌ها و بازوهای حرکتی و موتور اصلی گردانندۀ پلاترها علاوه برکاهش سرعت، مشکلاتی مثل مصرف انرژی بیشتر، نويز و ... را به همراه دارد. شرکت Fujitsu، نشان داد که با استفاده از واحد SSD بجای HDD، سرعت بوت در ویندوز ايکس‌پي در حدود 20 درصد فزایش یافته است.
2- سرعت دسترسی تصادفی بیشتر به دلیل عدم وجود هد خواندن/ نوشتن.
3- تاخیر زمانی کمتر نسبت به‌‌ هارددیسک‌ها و عدم جود فاکتور Seek Time .
4- پراکندگی کمتر برای داده‌ها بر روی واحدهای حافظه .
5- بی‌صدا کار کردن واحد‌های SSD .
6- مصرف انرژی فوق العاده کمتر نسبت به‌هارددیسک‌ها .
7- قابلیت اعتماد بسیار بالا ( اطمینان از عدم از بین رفتن داده‌ها در اثر ضربات و تکان‌های احتمالی به واحد حافظه) .
8- تحمل بازۀ حرارتی بیشتر .
9- داشتن اندازۀ کوچک و باریک و وزن کمتر .
10- داشتن عمری بسیار طولانی‌تر نسبت به ‌هارددیسک‌ها .
11- استفاده از فضای ذخیره سازی نزدیک به 100 درصد (امکان بکارگیری قدرت بیشتر جهت فشرده سازی داده‌ها، در مقایسه با‌هارددیسک‌ها).

معایب واحدهای SSD :
1- گران‌تر بودن واحدهای SSD نسبت به HDD‌ها. به ازای هر گیگابایت (برای مثال اکنون، هر گیگابایت فضای واحدهای SSD چیزی حدود 3500 تومان است در حالیکه این مقدار برای ‌هارددیسک‌های 3.5 اینچی، چیزی حدود 250 تومان است).
2- کمتر بودن حجم واحدهای SSD فعلی، نسبت به ‌هارددیسک‌های موجود در بازار .
3- کارایی مربوط به عملیات نوشتن، به میزان قابل توجهی به بلاک‌های آزاد و قابل برنامه ریزی بستگی دارد.
4- واحدهای SSD مبتنی بر واسط SATA، دارای سرعت نوشتن کمتری هستند. بنابراین بهتر است از واحدهای SSD مبتنی بر واسط‌های PCIe مدرن و پرسرعت امروزی، استفاده کرد.
5- امکان انجام عملیات یکپارچه سازی (Defragmentation)، بر روی واحدهای SSD مبتنی بر Flash وجود ندارد. بدان معنا که سیستم عامل قادر به کنترل مکان فیزیکی و واقعی سکتورهای درايو نیست. برخی از SSD‌ها، هنگامي‌که در حالت بیکاری
(Idle) به سر مي‌برند، بطور خودکار، فضای خالی خود را فشرده سازی مي‌کنند. ولی این مسئله، تنها سرعت عملیات نوشتن را بهبود مي‌بخشد و تاثیری در سرعت خواندن داده‌های پراکنده شده (Fragmented) ندارد.

سخن پاياني
در نهایت، به دلیل وجود مزایای زیاد استفاده از SSD‌ها، در سال 2008 برای اولین بار SSD‌ها بر روی نت‌بوک‌ها قرار گرفتند، و در سال 2009 برای اولین بار بر روی نوت‌بوک‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. کمپانی‌های فوجيتسو، دل و اپل از پیشگامان بکارگیری این نوع حافظه‌ها در نوت‌بوک‌ها بودند. بنابراین با ورود SSD‌ها و فراگیر شدن و به تبع آن، کاهش قیمت، باید شاهد از میان رفتن HDD‌ها و جایگزینی SSD‌ها باشیم.

منابع :

DV Hardware - Searching the web 24/7 for the best tech news
Uncomplicating the Complicated | Hardware Secrets
en.wikipedia.org/wiki
Difference Between Similar Terms and Objects
Tech News Headlines - Yahoo! News
Internet.com - The Network for Technology Professionals
About.com: Need. Know. Accomplish.
TFTS - Technology, Gadgets & Curiosities

منبع رايان خبر

 

[AMD.POWER]

از گيگابايت تا ترابايت
وقتي شرکت IBM در تاريخ 13 سپتامبر سال 1956 اولين هاردديسک دنيا را ساخت در حالي که به بزرگي يخچال بود، بيش از يک تن وزن داشت و از پلاترهايي به اندازه پيتزا استفاده مي‌کرد. اين هاردديسک‌ها کمپرسورهاي هواي ويژه‌اي داشتند تا از آسيب رساندن هد به داده هاي ذخيره شده جلوگيري شود.

امروزه اندازه هاردديسک‌ها تا حد يک کتاب جيبي کاهش يافته و ظرفيت آنها حدود 2 ترابايت (2000 گيگابايت) و يا بيشتر است.
در 10 سال گذشته فناوري‌هاي گوناگوني در عرصه هاردديسک‌ها به وجود آمده است. در اين سال‌ها، همواره ظرفيت افزايش يافته و از حجم فيزيکي نيز كاسته شده است. مثلا 10 سال پيش هاردديسک‌هاي 5،25 اينچي، فضايي حدود يک گيگابايت داشتند، در حالي که سال گذشته شرکتSeagate يک هاردديسک 3،5 اينچي را با ظرفيت 1،5 ترابايت عرضه کرد.
جالب‌تر آنکه فناوري اصلي و اوليه ساخت هاردديسک در يک دهه گذشته تغيير چنداني نداشته است. در اين فناوري همچنان از هد خواندن و نوشتن و صفحات چرخان استفاده مي‌شود. البته فناوري ساخت هاردديسک‌ به طور کلي راکد نمانده است، بلکه اين تغييرات جديد، اغلب بي‌سر و صدا و در پشت صحنه انجام شده و از اين رو به چشم نمي‌آيد.

يکي از مهم‌ترين پيشرفت‌ها در هاردديسک‌هاي امروزي، پياده‌سازي فناوري ذخيره‌سازي مغناطيسي ستوني
ياPerpendicular Magnetic Recording) PMR) است. قبل از اين، بيشتر هاردديسک‌ها از فناوري ذخيره‌سازي مغناطيسي ـ مقاومتي يا
Giant Magneto Resistive) GMR)استفاده مي‌کردند. نحوه کار در هر دو روش يکسان و مبتني بر نرخ تغيير مغناطيسي است، اما در فناوري PMR قطب‌هاي عناصر مغناطيسي که نماينده بيت‌ها هستند، به صورت عمودي و ستوني در يک رديف صفحات مختلف قرار مي‌گيرند. مزيت اين کار در اين است که عنصرهاي مغناطيسي بيشتري مي‌توانند در يک ناحيه ديسک ذخيره شوند. به اين ترتيب تراکم و چگالي ذخيره‌سازي زيادتر شده و نهايتا اين کار منجر به افزيش ظرفيت هاردديسک مي‌شود(شکل1).




همانطور که مشاهده مي‌شود در روش جديد در همان فضا تعدا بيت‌هاي بيشتري ذخيره مي‌شود.

فناوري PMR ، هم ظرفيت‌ را افزايش داده و هم باعث کوچک شدن اندازه هاردديسک شده است. با استفاده از صفحات فشرده‌تر، مي‌توان يک هاردديسک 3،5 اينچي را در اندازه 2،5 اينچ نيز توليد کرد. کاربرد اين فناوري را در حال حاضر مي‌توان با بررسي ابزارهاي پخش همراه چند رسانه‌اي مشاهده کرد. فکر مي‌کنيد شرکت Apple چگونه توانسته موفق به جاي دادن 160 گيگابايت فضا در iPod شود؟
هاردديسک علاوه بر تغييرات ايجاد شده در اندازه و ظرفيت، دست‌خوش تغييراتي در رابط کاربري و نحوه اتصال به كامپيوتر از حالت IDE به SATA نيز شده است. فناوري SATA در سال 2003 براي جايگزيني IDE معرفي شد. اين روش با استفاده از گذرگاه سريال پر سرعت خود، سرعت انتقال بسيار بالاتري فراهم مي‌کند، از قابليت Hot Swap پشتيباني مي‌نمايد و از فناوري تقسيم پورت‌ها يا Port Multiplexing هم بهره مي‌برد. ضريب اطمينان دستگاه‌هاي SATA بسيار بيشتر از IDE است و کابل‌هاي باريک‌ آنها، کار را ساده‌تر ساخته است. دومين نسخه اين فناوري (SATA II) با قابليت انتقال 300 مگابايت اطلاعات در ثانيه، نه تنها توان عملياتي بيشتري ارائه مي‌کند، بلكه از فناوري(Native Command Queuing) NCQ هم پشتيباني مي‌کند و پشتيباني بهتر و کامل‌تري نيز از قابليت Hot Plugدارد.
فناوري NCQ باعث مي‌شود داده‌هاي مرتبطي که در صفحات هاردديسك قرار دارند، طوري چيده شوند که دسترسي به آنها با حداقل چرخش صفحات فراهم شود. اين روش همچنين اين توانايي را به هاردديسك مي‌دهد كه مديريت فايل‌هايي را كه سيستم خواستار دسترسي به آنهاست، شخصا به عهده بگيرد. در اين حالت داده‌ها سريع‌تر خوانده مي‌شوند.
گرچه قابليت انتقال اطلاعات در فناوري SATA II به 300 مگابايت در هر ثانيه رسيده است، اما در عمل به دليل محدوديت‌هاي مکانيکي، هاردديسک نمي‌توان اين ميزان سرعت را تجربه کرد. سرعت واقعي هاردديسک برابر سرعت دسترسي آن است. اين سرعت هم، بستگي به سرعت چرخش صفحات دارد و اين نقطه ضعف اصلي هاردديسک‌هاي معمولي و قديمي است.
همانند تمام چيزهايي که در دنياي ما وجود دارد، سرعت چرخش صفحات هاردديسک نيز توسط قوانين تغييرناپذير فيزيک محدود شده است. بدون آنکه وارد جزئيات شويم، همين را مي‌گوييم که در حال حاضر داشتن هاردديسک‌هايي که سريع‌تر بچرخند، ميسر نيست. چرا که در اين صورت به توان مصرفي بيشتري نياز خواهند داشت. علاوه بر اين بايد بسيار محکم‌تر و قوي‌تر باشند تا بتوانند نيروي گرانشي توليد شده توسط صفحات را تحمل کنند (شکل 2).


اين تصوير نماي نزديک از يک هاردديسک معمولي‌ است. در تصوير بخش‌هاي مختلف هاردديسک مانند صفحات ذخيره اطلاعات، هد خواند/نوشتن، بازوي هد و موتور به راحتي قابل مشاهده است.

اين جا بود که نياز به درايوهاي حالت جامد (SSD) احساس شد. هر چند اين درايوها از چندين دهه پيش به شکل ديگري وجود داشته‌اند، اما به تازگي استفاده از آنها به علت کاهش هزينه‌هاي توليد، رواج بيشتري يافته است. البته هنوز حافظه‌هاي SSD بسيار گران هستند و تحليل‌گران پيش‌بيني مي‌کنند تا قبل از سال 2010 امکان فراهم شدن توانايي خريد آنها براي عموم کاربران وجود نداشته باشد.

با رايج شدن SSD، هاردديسک‌ معمولي ارزان‌تر مي‌شود اما باز هم نمي‌توان به زودي منتظر منسوخ شدن اين گونه هاردديسک‌ها و جايگزيني آنها با فناوري‌‌هاي جديد بود.
البته زماني که صحبت از ذخيره‌سازي مي‌شود، منظور ما تنها محدود به هاردديسک‌ها نيست. گونه‌هاي متنوع ديگري از ابزارهاي ذخيره‌سازي ثانويه (مانند ديسک‌هاي نوري و يا حافظه‌هاي فلش) نيز وجود دارد. ديسک‌هاي Blu-ray به آهستگي اما به صورت قطعي جايگزين دي‌وي‌دي مي‌شوند و حافظه‌هاي فلش هم در دستگاه‌هاي بي‌شماري، از تلفن‌هاي همراه تا ابزارهاي پخش چند رسانه‌اي، کاربرد پيدا کرده‌اند.
واضح است که نياز کاربران به داشتن حافظه بيشتر به اين سادگي بر طرف نمي‌شود و تنها چيزي كه در کل تاريخ ذخيره‌سازي ثابت و بدون تغيير مانده است، همين مورد است. ما همچنان به گسترش و توسعه مرزهاي فناوري ذخيره‌سازي، چه از نظر فناوري و چه از نظر مکانيکي ادامه خواهيم داد.

در ادامه به تغييرات مختلفي که در 10 سال گذشته در حوزه ذخيره‌سازي اطلاعات رخ داده است، نگاه مي‌کنيم:

1997:
• در اين مقطع، فلاپي‌ديسک‌هاي سنتي و قديمي منسوخ شدند. آنها نه سرعت بالا و نه ظرفيت مناسب براي نيازهاي کاربران آن زمان داشتند.
«» دي‌وي‌دي به کاربران معرفي شد. فيلم‌ها و دستگاه‌هاي پخش دي‌وي‌دي به سرعت رواج يافتند. بسياري از فيلم‌ها هنوز به اين فرمت عرضه مي‌شوند و شمار بسيار زيادي از بازي‌ها و نرم‌افزارها نيز همچنان روي اين ديسک‌ها منتشر مي‌شوند.

1998:
• ديسک DeskStar 14GXP شرکت IBM با ظرفيت 14،4 گيگابايت به بازار آمد که از اولين نمونه‌هاي هاردديسک فناوريGMR بود. اين هاردديسک عملکرد خوبي داشت و در آن زمان ظرفيتش بسيار بالا بود، ضمن آنکه سريع و بي‌‌سر و صدا هم بود. شايد تنها ايرادش، قيمت ناچيز 798 دلار‌ي‌اش بود!

1999:
• در اين زمان کارت‌هاي حافظه، جزئي لاينفک در زندگي روزانه کاربران شده بودند.
فرمت (Secure Digital) SD که در حال حاضر محبوب‌ترين و پرطرفدارترين نوع کارت حافظه است، در اين سال متولد شد. تنها در عرض چند سال بعد، انواع ديگري از اين نوع کارت ( SDHCوmiscroSDHC ) با اندازه کوچک‌تر و ظرفيت بيشتر روانه بازار شدند.

2000:
• اولين درايو فلش که از رابط USB بهره مي‌برد، براي استفاده عموم روانه بازار شد.

2003:
• در اين سال، رابط SATA به عنوان جايگزين IDE معرفي شد. مزاياي اصلي SATA نسبت به PATAسرعت انتقال بالاتر، قابليت Hot Swap، کابل‌هاي رابط باريک‌تر و در نتيجه بهبود تهويه هواي درون کيس و در نهايت قابليت اطمينان بيشتر آن بود.
• البته SATAبي‌نقص هم نبود و از اين رو بعد از مدتي SATA II يا همان SATA 3.0Gbps وارد عرصه شد. مهم‌ترين پيشرفت درSATA II فناوري NCQ بود که انجام قابليت چندکاري (Multitasking) را بهبود مي‌بخشيد. قابليت انتقال آن هم 300 مگابايت در ثانيه، يعني دو برابر SATA اوليه بود.
• اندکي بعد از معرفي SATA شرکتSeagate از اولين هاردديسک SATA خود با نام Barracuda ATA V Plus پرده برداشت. اين هاردديسک با سرعت 7200 دور در دقيقه مي‌چرخيد.

• کمي بعد شرکت Western Digital، هاردديسک مدل Digital Raptor WD360GD را با رابط SATA معرفي کرد. اين مدل با سرعت 10000 دور در دقيقه مي‌چرخيد و عملکردي معادل SCSI را با قيمت مناسب در اختيار کاربر مي‌گذاشت.
• اولين درايو با سرعت 15000 دور در دقيقه با نام Cheetah 15K.3 توسط Seagate عرضه شد. البته افتخار اين دور بالا تنها در اختيار آنها نماند و شرکت Maxtor با ارائه مدل Atlas 15K، وارد رقابت با Seagate شد. در مقايسه‌اي که آن زمان توسط سايت Hardwarezone بين اين دو مدل انجام شده بود، مدل Cheetahوفاداري خود را به نامش ثابت کرد و تقريبا در همه تست‌ها Atlas را پشت سر گذاشت.
• در سال 2003 شاهد پيشرفت‌هاي بسيار زيادي در فناوري ساخت هاردديسک بوديم، هر چند که بعد از آن هم فناوري‌هاي بيشتري در راه بودند. هاردديسک Travelstar 7K60 شرکت هيتاچي نه تنها اولين هاردديسک 2،5 اينچي بود، بلکه اولين محصولي بود که با استفاده از فناوري GMR موفق شد به تراکم 50 گيگابايت در هر اينچ مربع دست پيدا کند. اين مدل، سرعت و عملکردي معادل هاردديسك‌هاي پرقدرت کامپيوترهاي روميزي را براي کاربران نوت‌بوک فراهم مي‌کرد.
• شرکت Western Digital مدل Raptor WD740GD را معرفي کرد که دنباله‌رو و نمونه کامل‌تري از مدل قبلي خود يعني Raptor WD360GD بود و سريع‌ترين هاردديسک براي کامپيوترهاي روميزي در زمان خود شناخته شد.
گرچه حافظه‌هاي فلش رواج فوق‌العاده‌اي يافته بودند، اما از نظر ظرفيت ذخيره‌سازي قابل رقابت با هاردديسک‌ها نبودند. در اين زمان بود که شرکت Seagate محصولي بسيار کوچک و منحصر به فرد به نام Seagate 5.0GB Pocket Hard Drive را روانه بازار ساخت که به راحتي در جيب جاي مي‌گرفت. اين وسيله امکان ذخيره‌سازي 5 گيگابايت اطلاعات را فراهم مي‌ساخت که در آن زمان فوق‌العاده بود. اين هاردديسک عملکرد خوبي داشت، اما نقطه ضعف آن قيمت بالايش بود.
• توشيبا و سامسونگ، شرکت فناوري ذخيره‌سازي ToshibaSamsung را بنا نهادند. هدف اصلي اين شرکت ساخت درايو ديسک‌هاي نوري بود. توشيبا 51 درصد از سهام اين شرکت و سامسونگ، 49 درصد باقي مانده را در اختيار دارند.

2005:
• به عنوان نخستين شركت، توشيبا موفق به ساخت هاردديسک تجاري با استفاده از فناوري ذخيره‌سازي مغناطيسي عمودي يا PMR شد. با استفاده از فناوري PMRمي‌توان ظرفيت ذخيره‌سازي فضاي هاردديسک‌ را تا سه برابر بيشتر کرد. بعد از اين شرکت Seagate هم اعلام کرد که همه مدل‌هاي بعدي خود را با استفاده از اين فناوري روانه بازار مي‌کند.
• يکي ديگر از فناوري‌هاي جديد و جالب ذخيره‌سازي در آن سال، فناوري i-RAM ارائه شده از سوي شرکت گيگابايت بود.
i-RAM کارت حافظه‌اي بود که در اسلات PCI قرار مي‌گرفت. بر i-RAM چهار اسلات رم از نوع DDR وجود داشت. به اين ترتيب کاربر مي‌توانست تا 4 گيگابايت حافظه با سرعت بالا (براي ذخيره اطلاعات) را در اختيار داشته باشد. در حالي که ايده استفاده از حافظه‌هاي جامد (SSD) به جاي هاردديسک، ايده جديدي نبود، اما ايده گيگابايت يعني i-RAM نظر همه را جلب کرد.
در تستي که ميان اين فناوري جديد با هاردديسک مدل Raptor شرکت
Western Digital انجام شد، همانطور که انتظار مي‌رفت i-RAM مدل Raptor را شکست داد.i-RAM در سرعت بي‌همتا بود و عنوان مبتکرانه‌ترين ابزار و فناوري ارائه شده را از سايت Hardwarezone دريافت کرد.

2006:
• در اين سال، اولين پخش‌کننده‌هاي Blu-ray و HD DVD فروخته شدند. يک ديسکHD DVD يک لايه و يک طرفه مي‌تواند معادل 15 گيگابايت، يعني تقريبا سه برابر دي‌وي‌دي را در خود جاي دهد. يک ديسک Blu-ray يک لايه و يک طرفه مي‌تواند تقريبا 25 گيگابايت اطلاعات را در خود ذخيره کند که 5 برابر دي‌وي‌دي معمولي است.
• SD موقعيت خود را با ارائه SDHC تثبيت كرد. اين کارت حافظه پرظرفيت مي‌توانست تا 32 گيگابايت اطلاعات را در خود جاي دهد.
• شرکت‌هاي Sony و NEC که نمي‌خواستند از قافله عقب بمانند، با همکاري يکديگر شرکت Sony NEC Optiarc را تأسيس کردند که در آن همانند ديگر رقباي خود به ساخت و عرضه درايوهاي نوري براي شرکت‌هاي بزرگ سازنده کامپيوتر مي‌پرداختند.
• شرکت Seagate، شرکت Maxtor سومين سازنده بزرگ هاردديسک جهان را به مبلغ 1،9 ميليارد دلار خريد تا به بزرگ‌ترين توليدکننده هاردديسک دنيا تبديل شود.

2007:
• سرانجام هاردديسک‌هاي 3،5 اينچي توانستند به ظرفيت يک ترابايت برسند. اولين هاردديسک يک ترابايتي توسط هيتاچي و با استفاده از فناوريPMR ساخته شد.

2008:
• در چهارم ژانويه سال 2008 استوديوي فيلم‌سازي" برادران وارنر" متعهد شد که از Blu-ray پشتيباني کند ‌انتشار فيلم‌هاي خود را با فرمت HD DVD متوقف كرد. با پشتيباني بزرگ‌ترين استوديوي فيلم‌سازي جهان ازBlu-ray، فناوري HD DVD نابود شد.
• شرکت Seagate با استفاده از فناوريPMR توانست يک هاردديسک 1،5 ترابايتي عرضه کند و ظرفيت هاردديسک‌هاي يک ترابايتي را 500 گيگابايت افزايش دهد و در نتيجه بزرگ‌ترين هاردديسک را در طول 5 دهه تکامل هاردديسک‌ها توليد نمايد.

در سال 1956 اولين هاردديسک توسط شرکت IBM وارد بازار شد. اين هاردديسک مي‌توانست با 5 ديسک 24 اينچي، 5 مگابايت ديتا را ذخيره کند. براي چندين سال استفاده از هاردديسک محدود به Mainframeها و کامپيوترهاي عظيم‌الجثه بود. اين تصوير يک سيستم RAMAC را نمايش مي‌دهد که براي برنامه نويسان کامپيوتري که در آن دوران کار کرده‌اند تصويري آشناست. در آن زمان افرادي که مسئول حفاظت از اين سيستم‌ها بودند بايد سيلندرهاي مستعمل را با سيلندرهاي جديد تعويض مي کردند تا افزايش حرارت به آنها آسيب نرساند. در اين قسمت بازوي کنترل کننده مدام در سيستم ديسک بالا و پايين مي‌رفت.




در سال 1973 هاردديسک IBM 3340 با ظرفيت 30 مگابايت به بازار آمد که به نام وينچستر معروف شد. قسمت هد اين هاردديسک روي سطحي از هوا به ضخامت 18 ميليونم اينچ حرکت مي‌کرد و ديتا را مي‌خواند. رکوردي که اين شرکت در اين سال به جاي گذاشت ساخت پلاترهايي بود که توانايي ذخيره سازي 1.7 مگابايت اطلاعات در هر اينچ مربع داشت. در آن زمان براي ذخيره هر مگابايت ديتا بايد 7.81 دلار هزينه مي‌شد!




در سال 1980 سي‌گيت اولين هارد ديسک 5.25 اينچي با ظرفيت 5 مگابايت را عرضه کرد.
در سال 1988 هيتاچي درايو 1.89 گيگابايتي ساخت که از ديسک هاي 9.5 اينچي تشکيل شده بود و نسبت کيلوگرم به گيگابايت را از 121 کيلوگرم در ازاي هر گيگابايت به 42 کيلوگرم رساند. اين درايو اولين هاردديسک يک Mainframe بود که به راحتي توسط انسان قابل حمل بود.


يک هاردديسک 5.25 اينچي با ظرفيت 110 مگابايت در کنار هاردديسک6.4 گيگابايتي 2.5 اينچي

در اواسط دهه 1980 اندازه هاردديسک‌ها بسيار کوچکتر شد تا جايي که يک هاردديسک استاندارد 5.25 اينچي، تنها 3 اينچ ارتفاع داشت و يکي دو کيلوگرم بيشتر وزن نداشت. از سال 1987 هاردديسک‌هاي 3.5 اينچي پا به عرصه گذاشتند.
وزن اين هاردديسک‌ها در حدود نيم کيلوگرم بود. اين هاردديسک‌ها براي اولين بار در داخل کيس کامپيوترهاي شخصي وارد بازار شدند. سال‌ها بعد نيز از آنها در ساخت نوت‌بوک‌هاي 5.5 کيلوگرمي استفاده شد.


شش هاردديسک در اندازه‌هاي 8 ، 5.25، 3.5، 2.5، 1.8 و 1 اينچ

ميکرو درايوي به اندازه يک هامستر! شرکت IBM اين درايو را در سال 1999 با پلاترهاي يک اينچي ساخت ولي تا ورود iPod به بازار پليرها، نتوانست بازار مناسبي براي آن بيابد.



در اينجا تصوير ميکرو درايوهاي شرکت هيتاچي را مشاهده مي کنيد که از پلاترهايي به قطر يک اينچ برخوردار است. در حالي که شرکت توشيبا اين اندازه را به 0.85 اينچ کاهش داده است. هرچند امروزه شرکت ها تمايلي براي کوچکتر کردن اندازه درايوها ندارند و بيشتر به دنبال فشرده کردن هرچه بيشتر ديتا به کمک فناوري هاي جديد هستند.

 

[skyeagle]

آقا ضمن تشکر پست عالی شما
فقط باز هم در حین کپی پیست کردن عکسها جا افتادند

 

[AMD.POWER]

عكسها جا نيفتادند . منبع هم يكي از مجلات هست . عگسها مشكل پيدا كردند همون كپي پپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپيست هم خيلي ها زحمت نميكشند به جاي غر زدن همكاري كنيد.چشم سعي ميكنم كامل تر باشه :santa:

 

[AMD.POWER]

اصلاح ضریب توان غیر فعال [ویرایش]

این روش یک روش ساده برای اصلاح ضریب توان در بارهای خطی است که معمولاً با استفاده از بانک‌های خازنی صورت می‌گیرد. اما این روش به اندازه اصلاح ضریب توان فعال موثر نیست. گرچه این روش به دلیل سادگی و کم هزینگی آن در سطح وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد اما در این روش وارد و خارج کردن خازن‌ها از مدار موجب به وجود آمدن جریان‌های هارمونیکی می‌شوند و این عیب یکی از دلایلی است که تمایل برای استفاده از موتورهای سنکرون یا اصلاح ضریب توان فعال هنوز وجود دارد.
اصلاح ضریب توان فعال [ویرایش]

اصلاح ضریب توان فعال (active PFC) یک سیستم الکترونیک قدرت است که میزان جریان کشیده شده توسط هر بار را به منظور نزدیک کردن هرچه بیشتر ضریب توان به یک کنترل می‌کند. در بیشتر موارد سیستم اصلاح ضریب توان فعال اینگونه عمل می‌کند که با کنترل جریان ورودی شکل موج جریان را هر چه بیشتر به شکل موج ولتاژ نزدیک می‌کند. اصلاح ضریب توان فعال می‌تواند به صورت یک طبقه یا چند طبق عمل کند این سیستم همچنین بسیار موثر بوده و می‌تواند با اصلاح ضریب توان ضریب توانی در حدود ۰٫۹۹ ایجاد کند.

 

[AMD.POWER]

مدولاسیون عرض پالس یا مدولاسیون پهنای پالس (به انگلیسی: Pulse-Width-Modulation)و به اختصار PWM به معنای تغییر دادن ضریب وظیفه یک سیگنال به منظور ارسال اطلاعات در یک کانال مخابراتی و یا تنظیم مقدار توان ارسالی به بار است.[۱]
مثال: عرض پالس ولتاژ ثابت آبی رنگ برای تولید یک شکل موج شبه سینوسی شار الکترومغناطیسی مدوله شده‌است

PWM، یا مدولاسیون پهنای پالس، استفاده از یک روش کنترل میزان توان به بار بدون نیاز به دفع هر گونه توان در راه انداز بار(driver) است. تصور کنید بار یک لامپ ‍۱۰ وات از باتری تامین می گردد. در این حالت باتری ۱۰ وات از قدرت را تامین می کند، و لامپ این ۱۰ وات را به نور و گرما تبدیل می‌کند. تلفات توان در هیچ جای دیگر در مدار نداریم. اگر ما یه کم نور لامپ می خواستیم، پس آن فقط ۵ وات از توان را جذب می کند، ما می توانیم یک مقاومت سری قرار دهیم تا ۵ وات توان را جذب کند، سپس لامپ می تواند ۵ وات دیگر را جذب کند. این کار می کند، اما اتلاف نوان در مقاومت نه تنها باعث می شود که آن بسیار داغ شود، بلکه باعث اتلاف نوان خواهد شددر حالیکه باتری هنوز ۱۰ وات را تامین می‌کند.

راه حل این مشکل تغییر دوره کاری با استفاده از سوئیچ روشن و خاموش سریع لامپ است به طوری که آن را تنها در نیمی از زمان روشن و خاموش می‌کند. آنگاه به طور متوسط توان گرفته شده توسط لامپ هنوز هم تنها ۵ وات است، و توان متوسط تامین شده توسط باتری تنها ۵ وات نیز عرضه می شود. اگر ما می خواستیم ۶ وات توان در لامپ اعمال شود، ما می توانیم سوئیچ را برای زمان بیشتری روشن بگذاریم نسبت به زمانی که خاموش است، آنوقت توان کمی بیشتر به طور متوسط به لامپ تحویل داده خواهد شد. این (on-off switching)روشن-خاموش کردن سوئیچ، PWM نامیده می شود. مقدار توان انتقال یافته به بار متناسب با درصدی از زمان است که بار روشن است.

 

[skyeagle]

عكسها جا نيفتادند . منبع هم يكي از مجلات هست . عگسها مشكل پيدا كردند همون كپي پپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپپيست هم خيلي ها زحمت نميكشند به جاي غر زدن همكاري كنيد.چشم سعي ميكنم كامل تر باشه :santa:

دوست عزیز لااقل من غر نزدم
تشکر هم کردم
شما هم اگر تو همون مقاله میگفتید که این مشکل از کجاست هیچ ذهنیتی پیش نمیومد
موفق باشید

 

[AMD.POWER]

تمام هدف من ارتقا معلومات دوستان هست ببخشيد اگر ناراحتت كردم

 

[AMD.POWER]

نحوه کار کارت صداي Onboard

اشاره :
امروزه تمامي‌ مادربوردها اعم از مادربورد‌هاي رده پايين و مادربوردهاي رده بالاي داراي کارت صداي Onboard هستند. هر چند در برخي مادربورد‌هاي رده بالا شاهد بکارگيري کارت‌هاي جداگانه صدا هستيم اما بطور کلي مي‌توان گفت اين قضيه بسيار محدود است و تقريبا کارت‌هاي صداي آنبورد از گسترش بيشتري برخوردار است.


مقدمه
در اين مقاله قصد داريم نگاهي کوتاه بر کارت‌هاي صداي آنبورد داشته و همچنين انواع چيپ‌هاي صدا را بر روي مادربورد بررسي کنيم.
در بخش اول اين مقاله به معرفي نحوه کار کارت صداي آنبورد پرداخته و در بخش پاياني انواع پرکاربرد چيپ‌هاي صدا را معرفي و بررسي خواهيم کرد.

در مورد کارت صداي آنبورد بيشتر بدانيم
همانطور که اشاره کرديم برخي مادربورد‌هاي رده بالا داراي کارت صداي آنبورد نيستند. در اينگونه مادربورد‌ها کارت صدا را بصورت مجزا ارايه شده که معمولا بر روي اسلات PCI Express x1 قرار گرفته و يا توسط کانکتوري اختصاصي به مادربورد متصل مي‌شود. اين کارت مجزا تنها به اين قصد استفاده مي‌شود که معمولا مادربورد‌هاي رده بالا تعداد زيادي کانکتور در بخش پشتي خود در اختيار دارند و تقريبا جايي براي استفاده از کانکتور‌هاي صدا باقي نمي‌ماند. اين مشکل توسط همين کارت‌هاي صداي مجزا برطرف شده و شما مي‌تونيد خروجي صدا را بر روي شکاف مربوطه به يکي از اسلات‌هاي توسعه خود در اختيار داشته باشيد.

ديجيتال يا آنالوگ
صدا را مي‌توانيد در دو فرمت متفاوت بر روي خروجي داشته باشيد: ديجيتال و آنالوگ.
درست است که کامپيوتر‌ها، دستگاه‌هايي ديجيتال هستند و بنابراين صدايي که توليد مي‌کنند از نوع ديجيتال خواهد بود اما مشکل اينجاست که در دنياي واقعي, صدا يک مفهوم آنالوگ است. در واقع شما نمي‌توانيد بلندگوي خود را با سيگنال‌هاي ديجيتال تغذيه کنيد. بر روي مادربورد، چيپي با نام Codec وجود دارد که وظيفه تبديل سيگنال‌هاي صداي ديجيتال به آنالوگ و بر عکس را بر عهده دارد. اين چيپ وظيفه بسيار مهمي‌ دارد به همين دليل در ادامه بيشتر به آن خواهيم پرداخت.

سوتيتر :
بلندگو‌هايي که با نام " بلندگو‌هاي ديجيتال " شناخته مي‌شوند در حقيقت يک مبدل ديجيتال به آنالوگ در درون خود دارند و صداي ديجيتال ورودي را به آنالوگ تبديل مي‌کنند.
پروسه تبديل صداي ديجيتال به آنالوگ (به عنوان مثال ارسال صدا از کامپيوتر به بلندگو و پخش آن) با نام
" تبديل ديجيتال به آنالوگ" و اصطلاحا DAC و پروسه تبديل صداي آنالوگ به ديجيتال (به عنوان مثال ارسال صدا از طريق ميکروفن به کامپيوتر ) با نام "تبديل آنالوگ به ديجيتال" و اصطلاحا ADC ناميده مي‌شود.

بر روي تمامي ‌کارت‌هاي صدا (اعم از کارت‌هاي مستقل و آنبورد) دو نوع کانکتور خروجي صدا مشاهده مي‌شود:
• خروجي آنالوگ که اجازه مي‌دهد مستقيما آن را به بلندگوي خود متصل کنيد.
• خروجي ديجيتال (با نام ديگر SPDIF) که در دو حالت Coaxial و Optical ديده مي‌شود. اين کانکتور را مي‌توان مستقيما به بلندگوهاي ديجيتال و يا دستگاه‌هاي سينمايي خانگي متصل کرد.

همانطور که قبلا نيز اشاره کرديم اينگونه دستگاه‌ها در درون خود يک مبدل ديجيتال به آنالوگ در اختيار دارند و پس از انجام اين تبديل, صدا را به بلندگو منتقل مي‌کنند.
خروجي‌هاي ديجيتال داراي چند برتري مهم در مقايسه با خروجي‌هاي آنالوگ هستند. مهمترين برتري آنها اين است که Codec بکار رفته در بلندگوهاي ديجيتال و يا سيستم‌هاي سينماي خانگي از کيفيت بالاتري نسبت به چيپ بکار رفته بر روي مادربورد برخوردار است.
مورد ديگر وجود برخي قابليت‌ها چون ويژگي Dolby Pro Logic است که در بلندگوهاي ديجيتال و سيستم‌هاي سينماي خانگي مشاهده مي‌شود. استفاده از اين ويژگي بر روي بلندگوهاي آنالوگ زماني امکان پذير است که نرم‌افزار مورد استفاده براي صدا چنين قابليتي را ارايه دهد. در نهايت در خروجي‌هاي ديجيتال تنها يک کانکتور براي اتصال وجود دارد اما در خروجي‌هاي آنبورد براي هر جفت بلندگو يک کابل احتياج خواهيد داشت. براي مثال در کارت صداي 5.1 (6 کاناله) به سه کابل احتياج خواهيد داشت.
تنها ضعف صداي ديجيتال را مي‌توان هزينه بالاتر آن در مقايسه با صداي آنالوگ دانست. به عنوان مثال استفاده از يک سيستم سينماي خانگي و يا بلندگوهاي ديجيتال در مقايسه با يک بلندگوي آنالوگ هزينه بسيار بالاتري را تحميل خواهد کرد.


شکل 1: در اين شکل خروجي‌هاي صدا بر روي مادربورد را مشاهده مي‌کنيد

در بخش خروجي صداي ديجيتال, کانکتور Coaxial را در بالا و کانکتور Optical را در پايين ملاحظه مي‌کنيد.
تعداد کانکتور‌هاي خروجي آنالوگ به تعداد کانال صداي پشتيباني شده توسط مادربورد بستگي خواهد داشت. به عبارت ديگر کانال در اين مبحث به معناي خروجي براي بلندگوهاي مستقل است.
نکته ديگر اين است که کارت صداي 7.1 با کارت صداي 8 کانال مترادف است. در واقع دو نوع بيان براي يک مفهوم واحد است. در بهترين حالت تعداد 6 خروجي آنالوگ وجود خواهد داشت که نشان دهنده کارت صداي 7.1 ( 8 کاناله ) مي‌باشد.

نحوه بکارگيري صداي آنبورد
بطور کلي مي‌توان گفت دو راهکار اصلي به منظور مجتمع سازي صدا بر روي مادربورد وجود دارد.
اولين راهکار اين است که از پردازنده به منظور پردازش صدا تحت روشي با نام HSP استفاده شود. در اين روش پل‌جنوبي به عنوان واسط ارتباطي با دنياي خارج فعاليت خواهد کرد.
در روش ديگر (که امروزه در تعدادي محدود از مادربورد‌هاي رده بالا ديده مي‌شود) استفاده از يک کنترلر اختصاصي به منظور کنترل و پردازش صدا خواهد بود. بنابراين در اين روش پردازنده سيستم، درگير فعاليت پردازش صدا نخواهد شد.
اما نکته اساسي اينجاست که در هر يک از دو حالت فوق، نه پل‌جنوبي و نه کنترلر اختصاصي، توانايي سروکار داشتن با صداي آنالوگ را نخواهند داشت. اينجاست که نياز به يک چيپ ديگر با نام Codec احساس مي‌شود.
اين چيپ به عنوان واسطي بين پل‌جنوبي يا کنترلر اختصاصي و خروجي‌هاي آنالوگ فعاليت خواهد کرد.
در شکل‌هاي 2 و 3 دو چيپ از دو شرکت پر طرفدار توليد کننده Codec يعني
Realtek و Analog Devices را مشاهده مي‌کنيد.


شکل 2 : کارت صداي Realtek


شکل 3 : کارت صداي ADI

معرفي دو توليد کننده Codec
همانطور که اشاره شد, Audio Codec چيپ کوچکي است که جهت توليد صداي آنالوگ بر روي مادربورد قرار گرفته است. آگاهي از مشخصات اين چيپ و انواع آن و نيز توليد کنندگان مختلف آنها مي‌تواند به شما در مقايسه کيفيت صداي مادربوردهاي مختلف کمک قابل توجهي نمايد. در اين قسمت قصد داريم توليد کنندگان مختلف Audio Codec به همراه انواع محصولات آنها را معرفي نماييم.

Analog Devices
شرکت Analog Deviced که معمولا با نام ADI يا SoundMax نيز شناخته مي‌شود يکي از توليد کنندگان Audio Codec محسوب مي‌شود. چيپ‌هاي اين شرکت معمولا با حروف AD شروع مي‌شوند. در جدول مربوط به محصولات اين شرکت را ملاحظه مي کنيد:


شکل 4

Realtek
شرکت Realtek از ديگر توليد کنندگان نام آشناي Audio Codec است که حتما نام آن را شنيده‌ايد. اين شرکت يکي از پرطرقدارترين توليد کنندگان چيپ‌هاي Audio Codec است که محصولات آن را در مادربوردهايي با رده هاي متفاوت مشاهده کرده‌ايد. نامگذاري انواع مدل‌هايي که توسط اين شرکت توليد مي‌شوند با حروف ALC آغاز مي‌شود. لازم به ذکر است Codecهاي قديمي‌تر ساخته شده توسط اين شرکت با برند Avance Logic ارايه شده بودند. در اين چيپ‌هاي قديمي نيز نامگذاري مدل با حروف ALC اغاز مي شده است. در ادامه جدول محصولات توليدي آن را مشاهده مي کنيد:


شکل 5

دو مورد اشاره شده در بالا از معروف‌ترين و پرکاربردترين سازندگاني هستند که محصولات متنوع آنها را بر روي مادربورد‌هاي مختلف مشاهده مي‌کنيد. علاوه بر دو توليد کننده فوق, سازندگان ديگري نيز چون C-Media, VIA و ... نيز وجود دارند که تنوع محصولات آنها بر روي مادربورد از گستره کمتري برخوردار است.

متن كامل

 

[AMD.POWER]

بررسي عملکرد پهناي باند و مقدار حافظه در عملکرد کارت‌ گرافيک
مقدمه
در بين کنسول‌هاي مختلف بازي‌، شمار زيادي از افراد، از کامپيوترهاي شخصي براي اين منظور استفاده مي‌کنند. چنين کامپيوتر‌هايي براي اجراي بازي‌هاي کامپيوتري مدرن در بهترين حالت، بايد داراي پردازنده‌هاي قدرتمند،حافظه اصلي با سرعت و حجم مناسب و از همه مهم تر کارت گرافيک به روز و سريع باشند.
آمار و تجربه در بين فروشندگان قطعات سخت افزاري کامپيوترهاي شخصي، نشان مي‌دهد بيشتر افرادي که از کامپيوترهاي شخصي خود براي اجراي بازي‌هاي کامپيوتري نيز استفاده مي‌کنند، هزینه ای بين 90 الي 150 هزار تومان را براي خريد کارت گرافيک کنار مي‌گذارند.
حال جالب است بدانيد، بيشترين تنوع در بين کارت‌هاي گرافيک با مدل‌هاي يکسان از نظر سرعت و حجم حافظه و ... در اين محدوده قيمت وجود دارد. لذا همواره در بين خريداران نوعي دو دلي وجود دارد که انتخاب نهايي را مشکل مي‌سازد.
در اين مقاله قصد داريم با اتکا به تست‌هاي استاندارد و مختلف انتخاب را براي شما آسان‌تر سازيم.

معرفي
قبل از شروع هر گونه توضيح ابتدا لازم است، بخش‌هاي مختلف و عواملي که در افزايش توانايي و سرعت کارت‌هاي گرافيک نقش مهمي‌ايفا مي‌کنند را نام ببريم.

GPU :
پردازنده گرافيکي که به اصطلاح لاتين Graphic Processing Unit ناميده مي‌شود نوعي پردازنده است که بر اساس پردازش موازي کار مي‌کنند و بر خلاف CPU که از دستورالعمل‌هاي(Single Instruction Multiple Data)SIMD براي پرداش بردار استفاده مي‌کنند، از دستورالعمل‌هاي (Single Instruction Multiple Thread)SIMTبراي اين منظور استفاده مي‌کنند.
عوامل زيادي در افزايش تواناييGPU موثرند، از اين موارد مي‌توان به تعداد پردازنده‌هاي جرياني(Stream Processors)‌ به کار رفته در آن، فرکانس هسته و فرکانس پردازنده‌هاي سایه زن (Shader Clock)و در نهايت کيفيت و بازدهي معماري به کار رفته در GPU اشاره کرد.


اين حافظه که به اصطلاح Local Video Memory ناميده مي‌شود و بر روي بورد کارت گرافيک مستقر است به طور مستقيم با پردازنده گرافيکي (GPU) و به واسطه MCH يا چيپ کنترلر حافظه مادربورد، با پردازنده مرکزي (CPU) و در نهايت حافظه اصلي سيستم(RAM) در ارتباط است.
Interface يا اصطلاحا درگاهي که اين ارتباط را بين حافظه VGA و مادربورد مرتبط مي‌سازد، در کامپيوترهاي امروزي PCI-Express نام دارد که در نسخه 1.0 ، سرعت تبادل اطلاعات حداکثر 8GB/S و در نسخه 2.0 اين مقدار، حداکثر به 16GB/S مي‌رسد.
آنچه در نگاه اول از نرخ تبادل اطلاعات، بين حافظه کارت‌هاي گرافيک و حافظه اصلي سيستم استنتاج مي‌شود، اين است که تراکنش اطلاعات بين اين دو، به اندازه سرعت تبادل اطلاعات بين GPU و حافظه محلي موجود در کارت گرافيک به مراتب اهميت کمتري دارد. اين موضوع دو دليل عمده دارد:
• پهناي باند حافظه اصلي سيستم در پلتفرم‌هاي کنوني و رايج کمپاني‌هاي Intel و AMD حتي با استفاده از بهترين و پرسرعت‌ترين حافظه‌هاي موجود به ندرت از مقدار حداکثر 16GB/S عبور مي‌کند ( البته با وجود پلتفرم جديد Corei7 کمپاني اينتل اين موضوع کمي‌اهميت بيشتري پيدا خواهد کرد). همچنين پهناي باند ارتباط GPU با حافظه Local در مدل‌هاي‌ قدرتمند کارت‌هاي گرافيک موجود در بازار چيزي بيشتر از 100GB/S است که اختلاف فاحش بين اين دو، به وضوح اين مسئله را ثابت مي‌کند.
• معمولا موتور‌هاي گرافيکي به کار رفته در بازي‌هاي کامپيوتري و بسياري از نرم افزار‌هاي ويرايش تصاوير 3D به گونه‌اي کد نويسي و در نهايت بهينه سازي مي‌شوند که ارتباط بين اين دو حافظه، حداقل در رزوليشن‌ها و تکنيک‌هاي هموار کردن ناصافي‌ها (Anti-Aliasing) متعارف به کمترين مقدار خود برسد


ز آن گذشته، هدف اصلي ما در اين مقاله بررسي نتايج به دست آمده در ماحصل تغييرات حجم و پهناي باند حافظه موجود بر روي بورد کارت گرافيک مي‌باشد که همانطور که قبلا اشاره کرديم به صورت مستقيم با GPU در ارتباط است.

حجم حافظه ( Memory Size ) :
کارت‌هاي گرافيکي مدرن و امروزي معمولا بيش از256MB حافظه بر روي برد خود دارند. همچنين تجربه و نتايج به دست آمده در تست‌هاي مختلف نرم افزار‌ها وبرايش تصاوير 3 بعدي و بازي‌هاي کامپيوتري مدرن نشان داده است که در رزوليشن‌هاي متعارف که کاربردهاي عمومي‌بيشتري دارند (رزوليشني که مونيتورهاي ال‌سي‌دي حداکثر 20 اينچ موجود در بازار پشتيباني مي‌کنند) و همينطور مقدار جزئيات قابل پردازش به نحو قابل قبول توسط کارت‌هاي گرافيک رده متوسط، 512MB حافظه Local به خوبي جوابگوي نياز‌هاي کنوني و حتي آينده نزديک است.

پهناي باند حافظه ( Memory Bandwidth )
2 عامل مهم، در شکل گيري پهناي باند بين GPU و حافظه Local ، نقش مهمي ‌دارند :

• width Memory Bus :
در واقع واسط حافظه ناميده مي‌شود. اين واسط در کارت‌هاي گرافيک مدرن امروزي بيش از 256Bit مي‌باشد. کمپاني‌هاي سازنده، با توجه به Controller به کار رفته در GPU و محاسبه قيمت تمام شده کارت‌هاي گرافيک، اين مقدار را تعيين مي‌کنند. لازم به ذکر است که يکي از مهم ترين عواملي که قيمت تمام شده يک کارت گرافيک را در نهايت تعيين مي‌کند همين عامل مي‌باشد.

• Memory Clock :
فرکانس کاري حافظه نيز عامل ديگر است که در شکل گيري پهناي باند حافظه موثر مي‌باشد، اين عامل خود در وحله اول به تکنولوژي ساخت حافظه وابسته است. هر يک از تکنولوژي‌هاي DDR ،DDR2 ،DDR3 ، GDDR4 وGDDR5 محدوه فرکانس خاص خود را دارند. براي مثال حافظه‌هاي DDR2، در استاندارد JEDEC و با توجه به مدل، در محدوده فرکانسي 1066MHz - 800MHz - 667MHz - 533MHz - 400MHz کار مي‌کنند و داراي ولتاژ کاري1.8v هستند. همچنين مدل‌هاي GDDR2 اين حافظه‌ها که از استاندارد‌هاي JEDEC تبعيت نمي‌کنند در Cycle time‌هاي کمتر و با ولتاژي حدود 2.0v کار مي‌کنند. حافظه‌هاي DDR3 نيز تحت همان استاندارد JEDEC در محدوده فرکانسي
800MHz - 1066MHz - 1333MHz - 1600MHz و با ولتاژ کاري حدودا 1.5v کار مي‌کنند. همچنين مدل‌هاي GDDR3 نيز با Cycle time‌ هاي کمتر و ولتاژي حدودا تا 1.9v نيز در محدوده فرکانسي 1600MHz - 1800MHz - 2000MHz کار مي‌کنند.

براي درک بيشتر تاثير دو عامل بالا مي‌توانيم اين طور مثال بزنيم:
کارت گرافيکي با واسط حافظه 128 Bitو فرکانس کاري2000MHz GDDR3 - داراي پهناي باند حافظه برابر با حداکثر 32GB/S مي‌باشد.
حال همان کارت گرافيک با واسط حافظه 256 Bit و فرکانس کاري GDDR2 -1000MHz نيز داراي همان پهناي باند حداکثر 32GB/S مي‌باشد.
در واقع مشاهده کرديد که اين دو عامل در واقع مکمل يکديگر مي‌باشد.

تست و بررسي و تحليل نتايج
براي اين منظور از يکي از مدل‌هاي پرفروش بازار، يعني nvidia Geforce 9500GT استفاده کرديم. انواع و اقسام مختلف از اين مدل در بازار موجود هستند.

همانطور که در جدول فوق مشخص است، کمپاني سازنده، حجم حافظه از نوع DDR3 1600MHz را 256MB تعيين کرده است، همچنين براي مدل DDR2 استفاده از حافظه با حجم 512MB و فرکانس کاري 1000MHz را کافي دانسته است. در واقع سياست‌هاي کمپاني سازنده براي کنترل قيمت تمام شده مدل مورد نظر، در زماني اعمال شده بود که قيمت جهاني حافظه‌ها بالا بوده، در حال حاضر که قيمت جهاني حافظه‌هاي ياد شده به مقدار قابل توجهي کاهش يافته، حتي کمپاني‌هاي معتبر نيز اقدام به استفاده از حافظه‌هاي مختلف با حجم‌هاي دو برابر مقدار ياد شده کرده‌اند. لازم به ذکر است که تقريبا تمام کمپاني‌هاي تولید کننده کارت‌هاي گرافيک که از مدل 1GB حافظه DDR2 براي اين مدل استفاده نموده‌اند از نوع DDR2-800MHz در اين استفاده کرده¬اند. اين تغيير، بدون شک جهت کنترل قيمت تمام شده محصول بوده است.

لابراتوار رايانه خبر براي اين مقاله دو مدل زير را تهيه کرده‌ است :
Model : SPARKLE Nvidia Geforce 9500GT
Memory Type : GDDR3 1600MHz
Memory Size : 512MB
Memory Width : 128Bit

همانطور که در جدول فوق مشخص است، کمپاني سازنده، حجم حافظه از نوع DDR3 1600MHz را 256MB تعيين کرده است، همچنين براي مدل DDR2 استفاده از حافظه با حجم 512MB و فرکانس کاري 1000MHz را کافي دانسته است. در واقع سياست‌هاي کمپاني سازنده براي کنترل قيمت تمام شده مدل مورد نظر، در زماني اعمال شده بود که قيمت جهاني حافظه‌ها بالا بوده، در حال حاضر که قيمت جهاني حافظه‌هاي ياد شده به مقدار قابل توجهي کاهش يافته، حتي کمپاني‌هاي معتبر نيز اقدام به استفاده از حافظه‌هاي مختلف با حجم‌هاي دو برابر مقدار ياد شده کرده‌اند. لازم به ذکر است که تقريبا تمام کمپاني‌هاي تولید کننده کارت‌هاي گرافيک که از مدل 1GB حافظه DDR2 براي اين مدل استفاده نموده‌اند از نوع DDR2-800MHz در اين استفاده کرده¬اند. اين تغيير، بدون شک جهت کنترل قيمت تمام شده محصول بوده است.

لابراتوار رايانه خبر براي اين مقاله دو مدل زير را تهيه کرده‌ است :
Model : SPARKLE Nvidia Geforce 9500GT
Memory Type : GDDR3 1600MHz
Memory Size : 512MB
Memory Width : 128Bit
نتيجه نهايي
همانطور که نتايج تست‌ها نشان مي‌دهد، به طور ميانگين مدل 512MB DDR3 حدودا 34% از مدل 1GB DDR2 نتايجي بهتري کسب کرده است. در واقع حجم حافظه بيشتر حتي در رزوليشن‌هاي بالا نتوانست به هيچ وجه، ضعف پهناي باند حافظه را جبران کند. از سوي ديگر اگر نتايج را به صورت موشکافانه بررسي کرده باشيد، و احيانا از طرفداران بازي‌هاي کامپيوتري باشيد، متوجه خواهيد شد که مقدار فريم در ثانيه (FPS) در اکثر تست‌ها کمتر از مقدار قابل قبول براي داشتن حداقل کيفيت مطلوب براي اجراي بازي‌هاي مورد نظر است ( اگر آستانه کيفيت مطلوب را 20FPS در نظر بگيريم ). در نتيجه، حتي براي داشتن کيفيتي مطلوب‌تر، بايد رزوليشن و جزئيات کمتري را براي اجراي قابل قبول بازي‌هاي کامپيوتري نام برده، به کار بگيريم.
در واقع اينطور مي‌توان نتيجه‌گيري کرد که در کاربردهاي معمولي، نظير بازي‌هاي کامپيوتري، نرم‌افزار‌هاي فني مهندسي رايج و... حجم بيشتر حافظه گرافيکي Local، نسبت به مقدار استاندارد تعيين شده توسط کمپاني سازنده پردازنده گرافيکي، در کارت‌هاي گرافيک رده متوسط و رده ضعيف، به هيچ وجه راهکار مناسبي براي افزايش کارايي نهايي نيست. از طرفي ديگر همانطور که قبلا اشاره کرديم، کمپاني‌هاي تولید کننده کارت‌هاي گرافيکي براي کنترل قيمت تمام شده مدل‌هاي ياد شده، با افزايش حجم حافظه گرافيکي، از حافظه‌هايي با سرعت کمتر استفاده مي‌کنند که در نهايت کاهش پهناي باند حافظه را به دنبال دارد. اين امر نيز همانطور که در اين تست و بررسي ديديم، نتيجه خوبي را به دنبال ندارد.
و سرانجام، در سخن پاياني مي‌توان به اين نکته اشاره کرد که در کارت‌هاي گرافيکي امروزي که پردازنده‌هاي گرافيکي نقش بسيار بيشتري نسبت به پردازنده مرکزي در اجراي جلوه‌هاي سه بعدي دارند ، حجم حافظه گرافيکي بيشتر نمي‌تواند عاملي براي برتري باشد، بلکه پهناي باند حافظه است که نقش محوري تري در اين امر دارد.

متن كامل در سايت مجله رايانه خبر

 

[AMD.POWER]

بافر بیشتر، راندمان بهتر

چرا سرعت هارد دیسک مهم است؟
هارد دیسک از سال 1956 که توسط IBM ساخته شد، موفق به کسب مقام اول به عنوان کندترین بخش کامپیوتر گردید و سال‌هاست که به این مقام چسبیده و به نظر نمی‌آید که در آینده نزدیک خطری او را تهدید کند!
هارد دیسک به عنوان یکی از مهمترین بخش های یک کامپیوتر، هنوز به صورت مکانیکی عمل می‌کند و در کنار سایر بخش‌های الکترونیکی مثل پردازنده، مادربرد، رم، گرافیک و ... ساز مخالف می‌زند و به شدت راندمان کلی کامپیوتر را کاهش می‌دهد لذا هر راهکاری که بتواند سرعت هارددیسک را افزایش دهد، قطعاً منجر به افزایش سرعت عملکرد کلی کامپیوتر خواهد شد. یکی از راه حل‌های همیشگی، استفاده از بافر می‌باشد.
همواره این طور گفته مي‌شود که بافر بزرگ‌تر باعث افزایش کارایی مي‌شود، هر چند این عبارت تکراری را علاوه بر هارد‌دیسک، در مورد خیلی از سخت افزارهای دیگر هم شنیده‌ایم، مثلاً همواره ادعا مي‌شود که پردازنده‌هایی با کش بزرگ‌تر و یا کارت‌های گرافیکی با حافظه Onboard بزرگ‌تر (این حافظه در یک نگاه کلی نقش بافر را ایفا می‌کند) راندمان بالاتری دارند.
برای بررسی این ادعا، لازم است که پارامترهای مهم در تعیین کارایی یک هارددیسک را به صورت کوتاه بیان کنیم تا نتایج تست‌ها ملموس تر باشند.

مشاهده پیوست 94170

• اینترفیس
نوع رابط هارددیسک نقش مهمی در سرعت آن دارد. امروزه اکثر هاردها از رابط پر سرعت SATA2 با نرخ انتقال 3Gb/s استفاده می‌کنند. اینترفیس‌های قدیمی‌تر SATA (1.5 Gb/s) و PATA (1 Gb/s) می‌باشند.

مشاهده پیوست 94171

البته مطابق جدول 2، اینترفیس‌های سریع‌تر از SATA2 هم وجود دارد، ولی به دلیل قیمت بالا فقط در سیستم‌های حرفه‌ای و یا سرورها استفاده می‌شوند.

• بافر
بافر در هارددیسک به دو منظور استفاده مي‌شود. زمانیکه پردازنده دستور خواندن اطلاعات را می‌دهد، هارد اطلاعات را جستجو کرده و پس از یافتن آنها، یک نسخه از آن را در بافر قرار میدهد تا چنانچه پردازنده دوباره همان اطلاعات را درخواست کرد، سریعاً تحویل شود. البته لازم به ذکر است که این اطلاعات تا زمانی در بافر می ماند حجم بافر پر نشود چرا که در غیر این صورت اطلاعات جدید بر روی قبلی‌ها نوشته می‌شوند.
کاربرد دیگر بافر، زمانی است که حجم زیادی از اطلاعات قرار است که ذخیره شوند، در این صورت اطلاعات ابتدا به بافر منتقل میشوند و سپس هارد آنها را خوانده و با سرعت پایین ناشی از مکانیکی بودن خود، آنها را به تدریج ذخیره میک‌ند.
بنابراین به نظر میرسد که هر چه بافر بیشتر باشد، تاثیر بهتری بر راندمان سیستم (سرعت Read و Write) می‌گذارد و این همان چیزی است که در لابراتوار مورد بررسی قرار می‌گیرد.
مشاهده پیوست 94174

سرعت چرخش
هر چه سرعت چرخش دیسک‌های هارددیسک بیشتر باشد، آنها با سرعت بیشتری از زیر هد‌های خواندن و نوشتن عبور می‌کنند و در نتیجه سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات بالاتر می‌رود. بنابراین انتخاب هاردی با دور موتور بيشتر، همیشه باعث راندمان بالاتری خواهد شد. امروزه اکثر هاردها دارای سرعت چرخش 7200 دور در دقیقه می‌باشند. البته هاردهای گران قیمت‌تری با سرعت‌های 10000، 12000 و 15000 دور در دقیقه هم وجود دارند که اغلب در سیستم‌های مورد استفاده در طراحی و انیمیشن و رندر و فایل سرورها و ... استفاده می‌شوند.

• زمان جستجو (Seek Time)
مدت زمانی است که به طور متوسط طول می‌کشد تا هد بر روی اطلاعات درخواستی قرار گیرد و آنها را بخواند و بر حسب میلی ثانیه بیان مي‌شود. طبیعی است که هر چه این زمان کوتاه‌تر باشد، سرعت دسترسی به اطلاعات بالاتر می‌رود و در نتیجه راندمان کلی سیستم افزایش می یابد. البته این زمان به عوامل متعددی مثل سرعت دور موتور، الگوریتم مورد استفاده برای جستجوی اطلاعات، چگالی اطلاعات و ... بستگی دارد.

• چگالی داده‌ها (Areal Density)
حداکثر داده قابل ذخیره بر روی یک اینچ مربع از سطح دیسک را چگالی آن هارددیسک می نامند.
هر چه چگالی بیشتر باشد، سرعت خواندن و نوشتن بالاتر می‌رود. بدیهی است که در هاردهای با چگالی بالاتر، هد نیاز به حرکت کمتری برای خواندن و نوشتن اطلاعات دارد، چرا که اطلاعات به هم نزدیک‌ترند و لذا سرعت بالاتر می‌رود. واحد چگالی گیگابیت بر اینچ است. بنابراین در شرایط یکسان، هاردی که چگالی بالاتری دارد، سرعت بیشتری هم دارد.

• میزان تولید گرما و صدا
یکی از پارامترهایی که معمولاً توسط کاربران عادی مورد توجه قرار نمی‌گیرد، میزان تولید صدا و گرما توسط هارددیسک است.
بدیهی است که هارددیسک هم مثل سایر قطعات مکانیکی در کامپیوتر( مثل فن‌ها و درایوهای نوری) ایجاد صدا می‌کند، پس اگر نمی‌خواهید که ارکستر این قطعات، مخصوصاً شب‌ها موجب آزار شما شود، حتماً به پارامتر میزان تولید صدای هارد توجه کنید. واحد اندازه‌گیری آن dBA نيز می‌باشد.
در مورد تولید حرارت هم واضح است که افزایش حرارت داخل کیس، موجب کاهش راندمان کلی سیستم و از جمله خود هارددیسک می‌گردد.

هاردیسک‌های منتخب برای تست
ما برای تست از 3 هارددیسک شرکت Seagate با مشخصات زیر استفاده کردیم.
مشاهده پیوست 94175

همانگونه که مشاهده می کنید، این 3 هارددیسک به صورت کاملاً هدف دار انتخاب گردیده اند. ما یک روش جالب و در عین حال مفید را برای تست خود انتخاب کردیم! هاردیسک 500 گیگابایت با بافر 16 مگابایت را به عنوان هارددیسک مرجع انتخاب کردیم و دو هارد دیگر را نسبت به آن سنجیدیم.
ما از این نحوه تست دو هدف عمده را دنبال می‌کنیم:

1ـ آیا برای دو هارد کاملاً یکسان، افزایش بافر موجب بهبود راندمان مي‌شود؟ برای پاسخ به این سوال از هارد 500 گیگابایت با بافر 32 مگابایت استفاده کردیم.
2ـ آیا برای دو هارد کاملاً یکسان، افزایش ظرفیت موجب بهبود راندمان مي‌شود؟ برای پاسخ به این سوال هم از هارد 320 گیگابایت با بافر 16 مگابایت استفاده کردیم.

شرایط تست
تمامی تست ها بر روی سیستم استاندارد تست لابراتوار ماهنامه انجام شد. مشخصات این سیستم در جدول 4 ذکر گردیده است.

مشاهده پیوست 94176

لازم به ذکر است که همانگونه در جدول 4 مشخص است، ما از یک هارد مدل Western Digital به عنوان هارد اصلی سیستم استفاده کردیم و 3 هارد مورد تست را به عنوان هارد دوم مورد آزمایش قرار دادیم.
لیست نرم افزارهای مورد استفاده در تست و سیستم عامل‌های مورد استفاده نیز در جدول 5 مشخص شده است.


جدول 5: نرم افزارهای مورد استفاده برای تست

قبل از شروع تست، برای تسریع توضیحات از یک قرارداد استفاده می‌کنیم و آن عبارتست از اینکه هاردها را به صورت ترکیب ظرفیت و بافرشان نامگذاری می‌کنیم، مثلاً هارد "500GB-32MB" به معنی هارددیسک با ظرفیت 500 گیگابایت و بافر 32 مگابایت خواهد بود و نیز هارد "500GB-16MB" به عنوان هارد مرجع شناخته خواهد شد.

تست PCMark05
این نرم افزار را طوری تنظیم کردیم که فقط هارددیسک را مورد ارزیابی قرار دهد.


همانگونه که در شکل 2 مشخص است، هارد هم ظرفیت ولی با بافر بیشتر نسبت به هارد مرجع، دارای 9% راندمان بالاتر می‌باشد و هارد با ظرفیت پایین‌تر ولی با بافر هم اندازه نسبت به هارد مرجع دارای 17% راندمان پایین‌تر است.

مشاهده پیوست 94178

نتیجه گیری
• هر چه بافر بیشتر، عملکرد هارد بهتر!
کلیه تست‌ها نشان دادند که بین دو هارد هم ظرفیت (البته با فناوری یکسان) آنکه بافر بزرگتری دارد، قطعاً بهتر است.
• بین هاردهایی که دارای فناوری یکسانی هستند و اندازه بافرشان هم برابر است، هاردی را انتخاب کنید که ظرفیت بالاتری دارد، چرا که اولاً حجم بیشتری را در اختیار شما می‌گذارد و ثانیاً به دلیل چگالی بالاتر، نرخ انتقال بالاتری را به ارمغان می آورد.

• و اما نکته مبهم!
با اینکه مسلم است که هارد 500GB-32MB بسیار بهتر از هارد 500GB-16MB است و اختلاف قیمت آنها هم بسیار ناچیز است (تقریباً هم قیمت می‌باشند)، چه دلیلی می‌تواند وجود داشته باشد که باز هم هاردهای 500GB-16MB تولید شوند؟ و از آن عجیب‌تر آنکه با دانستن مطالب بالا، چه دلیلی دارد که کاربری اقدام به خرید اینگونه هارددیسک‌ها نماید؟

 

[jahan hamed]

ممنون مفید بود

 

[AMD.POWER]

خواستم يك نكته هم ياد آوري كنم استفاده از پارهاي استاندارد با خروجي بالاي 460 وات براي گرافيك هاي جديد ميباشد .

 

[farhad+98]

سلام
یه سوالی داشتم
کنار لپ تاپ من به جای فبش به اسم HDMI هست، میخواستم بدونم کار این چیه و به چه دردی می خوره؟

 

[igimax]

سلام farhad+98 عزيز

کنار لپ تاپ من به جای فبش به اسم HDMI هست، میخواستم بدونم کار این چیه و به چه دردی می خوره؟

. اين خروجي HDMI هست و شما مي‌توانيد به كمك كابل HDMI كه در بازار موجوده تصوير درون لپتاپتان را برروي تلوزيون يا مانيتوري كه ورودي HDMI دارند مشاهده نماييد يا مي‌تونيد به كمك همون كابل به وسايل رابط مثل سينماي خانواده وصل نماييد و سپس آن وسيله تصوير لپتاپ شما را برروي تلوزيون نمايش خواهد داد.

موفق باشيد.

خداحافظ
IgImAx
90/10/29

 

[AMD.POWER]

پردازش موازيParallel Computing
مقدمه
سرعت كامپيوترهاي شخصي كنوني نسبت به اجداد خود به طور سرسام‌آوري افزايش يافته است اما حتي اين سرعت نجومي نيز در اجراي برخي از برنامه‌هاي پيشرفته، كند است. از جمله عرصه‌هايي كه احتياج به كامپيوترهايي با سرعت پردازش بسيار بالا دارند مي‌توان به برنامه‌هاي شبيه‌سازي در تحقيقات هسته‌اي، نانو فناوري محاسباتي، برنامه‌هاي پيش‌بيني وضعيت هوا، برنامه‌هاي فيلم‌سازي کامپيوتري، برنامه‌هاي ساخت انيميشن حرفه‌اي و بسياري از زمينه‌هاي مختلف ديگر را نام برد كه همگي به سرعت پردازش بسيار زياد نياز دارند تا در يك زمان مناسب به نتيجه برسند.
يک راه حل براي اين معضل، استفاده از سوپرکامپيوترها است. درست است که سرعت پردازش‌ سوپرکامپيوترها بسيار بالاتر از كامپيوترهاي شخصي است اما استفاده از آنها در در همه موارد مقرون به صرفه نيست؛ ضمن آنکه اين فناوري در انحصار بعضي از كشورهاي توسعه‌يافته است و ساير كشورها از دسترسي به اين تجهيزات استراتژيك محروم هستند.
راه حل ديگر در دستيابي به سرعت پردازش بسيار بالا استفاده از روش پردازش موازي است. به بيان ساده در اين روش چند پردازنده معمولي با همكاري يکديگر به اجراي يك برنامه مي‌پردازند که طي اين همكاري, برنامه با سرعت بالاتري اجرا مي‌شود.

کاربردهاي پردازش موازي
همانطور که اشاره شد از پردازش موازي در جهت افزايش قدرت کامپيوترها استفاده مي‌شود. اما اصلي‌ترين استفاده از آن در حل مسايل و مدل‌هاي علمي و مهندسي است (شکل 1). از جمله اين حوزه‌ها مي‌توان به موارد زير اشاره کرد:
• فيزيک کاربردي, هسته‌اي, ذرات بنيادي, ماده چگال, فشارهاي بالا, گداخت هسته‌اي, فوتونيک و نانو
• اتمسفر, زمين و محيط زيست
• فناوري زيستي و ژنتيک
• زمين‌شناسي و زلزله‌شناسي
• مهندسي مکانيک؛ از اندام مصنوعي تا مصنوعات فضايي
• مهندسي الکترونيک؛ طراحي مدار, ميکروالکترونيک
• علوم کامپيوتر و رياضي

اما امروزه نه تنها حل مسايل علمي احتياج به پردازش موازي دارد بلکه برخي از نرم‌افزارهاي تجاري نيز به کامپيوترهاي سريع نياز دارند. بسياري از اين برنامه‌ها احتياج به پردازش حجم زيادي از داده به شکل بسيار پيچيده دارند. از جمله اين برنامه‌ها مي‌توان به موارد زير اشاره کرد:
• پايگاه‌هاي عظيم داده و عمليات داده کاوي (Data Mining)
• اکتشاف نفت
• موتورهاي جستجوي وب, سرويس‌هاي تجاري تحت وب
• تصويربرداري و تشخيص پزشکي (شکل 2)
• طراحي و شبيه‌سازي دارو
• مديريت شرکت‌هاي ملي و چند مليتي
• مدل‌سازي مالي و اقتصادي
• واقعيت مجازي و گرافيک پيشرفته به خصوص در صنعت سرگرمي
• فناوري چند رسانه‌اي و شبکه‌ ويديويي
سيستم‌هاي محاسبه‌ موازي
قبل از معرفي معماري کامپيوتر موازي به معرفي معماري کامپيوترهاي معمولي با نام معماري "فون نيومن" مي‌پردازيم. نام اين معماري برگرفته از اسم رياضيدان مجارستاني است که در سال 1945 الزامات يک کامپيوتر را معرفي کرد. از آن زمان تاکنون همه کامپيوترها از اين طرح اوليه استفاده مي‌کنند. اين طرح حاوي چهار واحد اصلي است که عبارتند از: حافظه, کنترل, محاسبه و منطق، و ورودي/خروجي.
در اين معماري، واحد حافظه که از نوع دسترسي تصادفي با قابليت خواندن و نوشتن است براي ذخيره دستورات و داده‌ها استفاده مي‌شود. واحد کنترل دستورات را از حافظه واکشي کرده و به طور ترتيبي عمليات را اجرا مي‌کند. واحد محاسبه و منطق، عمليات محاسباتي را اجرا مي‌کند.

علي‌رغم وجود يک طرح ساده براي معماري اوليه کامپيوترهاي ترتيبي, در مبحث کامپيوترهاي موازي طرح‌هاي مختلفي وجود دارد. يکي از معروف‌ترين تقسيم‌بندي‌ها در اين زمينه, طبقه‌بندي Flynn است.
کامپيوترهاي معمولي حاوي يک پردازنده هستند. در حالي که يکي از روش‌هاي محاسباتي، استفاده از چند پردازنده در يک کامپيوتر است. طبقه‌بندي Flynn مربوط به بکارگيري يک يا چند پردازنده در يک کامپيوتر و نحوه بکارگيري آنها در پردازش داده‌هاست.
طبقه‌بندي Flynn ناظر بر معماري کامپيوترهاي حاوي يک و چند پردازنده است و آنها را بر اساس نحوه تعاملشان با دو بعد دستور (Instruction) و داده (Data) از هم متمايز مي‌کند. هر يک از اين دو بعد مي‌تواند فقط يکي از دو حالت ممکن تک (Single) و چند (Multiple) را داشته باشد. ترکيبات اين چهار حالت در جدول 1 مشخص است.

تک دستور, تک داده (SSID)
اين معماري براي يک کامپيوتر ترتيبي (غير موازي) است. در اين روش تنها يک جريان دستوري توسط يک پردازنده در طول هر پالس ساعت مورد عمل واقع مي‌شود و همينطور يک جريان داده در طول پالس ساعت مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين روش دستورها به طور قطعي انجام مي‌شوند و وابسته به عمل پردازنده ديگر نيستند. اين روش قديمي و امروزي بيشتر کامپيوترها، از سيستم‌هاي Mainframe قديمي گرفته تا PC امروزي است.

تک دستور, چند داده (SIMD)
اين طرح, يکي از انواع کامپيوترهاي موازي است. در اين روش همه واحدهاي پردازش يک دستور مشترک را در طول هر پالس ساعت اجرا مي‌کنند. اما هر واحد پردازش مي‌تواند روي چند عنصر داده مختلف عمل کند (شکل 7). اين روش براي حل مسايل خاص که از داده‌هايي با الگوي ثابت پيروي مي‌کنند, مناسب است. از جمله اين مسايل مي‌توان به پردازش تصوير اشاره کرد. در اين روش اجراي دستورات همگام و قطعي است.
طرح SIMD داراي دو گونه معماري است که عبارتند از آرايه‌اي از پردازنده
(Processor Arrays) و خط‌لوله‌هاي برداري (Vector Pipelines).
از نوع اول مي‌توان کامپيوترهاي CM-2, MasPar MP-1, MasPar MP-2 و ILLIAC IV در حالي که از نوع دوم مي‌توان به کامپيوترهاي
IBM 9000, Cray X-MP, Cray Y-MP, Fujitsu VP, NEC SX-2 و Hitachi S820 اشاره کرد.

چند دستور, تک داده (MISD)
در اين طرح موازي، يک جريان داده به چند واحد پردازش داده، ارسال مي‌شود. هر واحد پردازش به طور مستقل با جريان‌هاي دستور مستقل روي داده‌ها عمل مي‌کند (شکل9). تا کنون تعداد معدودي کامپيوتر موازي با اين روش ساخته شده است که از جمله مي‌توان به کامپيوتر C.mmp کارنگي ملون اشاره کرد. از جمله کاربردهايي که براي اين روش مي‌توان مثال زد يکي، اعمال چند فيلتر فرکانسي روي يک جريان سيگنال و ديگري، اعمال چند الگوريتم رمزگذاري در باز کردن يک پيغام کد شده است. در هر دو مثال چند جريان دستوري روي يک جريان داده عمل مي‌کنند.


شکل 9: اجراي چند دستور بر روي يک داده در مقاطع زماني مختلف

چند دستور, چند داده (MIMD)
اين روش معمول‌ترين طرح کامپيوتر موازي است و کامپيوترهاي مدرن به سمت اين معماري حرکت مي‌کنند.
در اين طرح هر پردازنده امکان اجراي چند جريان دستوري جداگانه را دارد و اين دستورات روي چند جريان داده مختلف اعمال مي‌شود (شکل 10). در اين طرح, عمليات اجرا مي‌تواند همگام يا نا همگام و قطعي يا غير قطعي باشد. سوپرکامپيوترهاي امروزي, کامپيوترهاي موازي خوشه‌اي (Cluster), کامپيوترهاي چند پردازنده SMP و PCهاي چند هسته‌اي امروزي از اين معماري استفاده مي‌کنند. البته بيشتر کامپيوترهاي با معماري MIMD از زير مؤلفه‌هاي اجرايي SIMD بهره مي‌برند.


شکل 10: اجراي چند دستور بر روي چند داده در مقاطع زماني مختلف

سيستم‌هاي چند پردازنده به دو دسته‌ ديگر نيز تقسيم مي‌شوند، به طوريكه اگر همه‌ پردازنده‌ها به طور يكسان بتوانند تمام دستورات سيستم عامل (مثلاً دستورات ورودي/خروجي) را اجرا كنند به آن "سيستم چند پردازنده‌ متقارن" و اگر بعضي از پردازنده‌ها داراي امتياز بيشتر يا كمتر نسبت به سايرين باشند به آن "سيستم چند پردازنده‌ نامتقارن" گفته مي‌شود.

2ـ كارآيي نسبت به هزينه
يك سيستم موازي با n پردازنده معمولي كارايي كمتري نسبت به يك پردازنده با سرعت n برابر دارد اما ساخت سيستم موازي داراي قيمت نازلي است به طوري كه در سال‌هاي اخير، بسياري از سوپرکامپيوترها بر پايه‌ معماري موازي ساخته شده‌اند.
براي برنامه‌هايي كه هم محاسبات فراواني دارند و هم داراي محدوديت زماني جهت اجرا هستند و خصوصاً مي‌توان آنها را به n رشته (Thread) اجرايي تقسيم كرد، محاسبه‌ موازي بهترين راه حل است.
براي درك بهتر مفهوم رشته (Thread)، فرض كنيد شما در حال شنيدن موسيقي از كامپيوتر، متني را تايپ مي‌كنيد و در حال دانلود كردن يك فايل نيز هستيد. براي انجام همزمان اين سه وظيفه، سيستم عامل آنها را به تكه‌هاي كوچك چند ميلي ثانيه‌اي تقسيم مي‌كند كه در هر لحظه پردازنده يكي از اين تكه‌ها را اجرا مي‌كند در اين حالت به هر وظيفه يك رشته گفته مي‌شود.
موضوع کارآيي نسبت به هزينه، ناظر بر اندازه‌گيري اثربخشي پردازش موازي با چند پردازنده نسبت به استفاده از يک پردازنده ترتيبي است.

3ـ الگوريتم‌ها
نبايد تصور شود كه محاسبه‌ موازي تنها محتاج به فراهم كردن سخت‌افزار مورد نياز و اتصال درست آنهاست. دشواري كار مشترك در جمله‌ي زير نهفته است:
اگر حفر يك چاه توسط يك نفر در يك ساعت انجام شود آيا واقعاً شصت نفر مي‌توانند چاه را در يك دقيقه حفر كنند؟
در عمل، دستيابي به افزايش خطي سرعت (افزايش سرعت متناسب با تعداد پردازنده‌ها) بسيار مشكل است. اين مشكل ناشي از طبيعت ترتيبي بسياري از الگوريتم‌ها است به طوريكه قسمت‌هايي از يک الگوريتم قابل موازي‌سازي و قسمت‌هايي غير قابل موازي‌سازي است.
به قانون Amdahl که به بيان اين مطلب مي‌پردازد توجه کنيد:
فرض كنيد كه F=10% از يک الگوريتم قابليت موازي‌سازي ندارد اما بقيه الگوريتم به طور موازي توسط N=20 پردازنده اجرا مي‌شود. در اين حالت سرعت اجراي برنامه (نسبت به زماني كه تنها روي يك پردازنده اجرا شود) 20 برابر نمي‌شود بلکه مطابق شکل 11 با ضريب افزايش مي‌يابد:


شکل 11

بسياري از الگوريتم‌ها به منظور استفاده از سخت‌افزار موازي ‌بايد دوباره طراحي شوند. برنامه‌هايي كه در يك سيستم با پردازنده تكي درست كار مي‌كنند ممكن است در يك محيط موازي هرگز كار نكنند. اين بدان علت است كه چند كپي از يك برنامه ممكن است با يكديگر تداخل كنند ( به طور نمونه تداخل در دسترسي همزمان به يك محل از حافظه). بنابراين نياز اصلي يك سيستم موازي، برنامه‌نويسي دقيق مختص به خود است.
يكي از مسايل بحث برانگيز در زمينه پردازش موازي، افزايش سرعت فوق خطي
(Super Linear Speedup) است. افزايش "سرعت فوق خطي" براي مبتديان يک مسئله گيج کننده است. چگونه ممکن است که يك سيستم n پردازنده‌اي بتواند با سرعتي بيش از n برابر يك سيستم تك پردازنده‌اي به اجراي وظايف بپردازد. به عبارت ساده‌تر آيا ممکن است که يک سيستم دو پردازنده‌اي بتواند مثلاً با سرعت 2.5 برابر سيستم تک پردازنده‌اي عمل کند؟
سرعت فوق خطي در عمل محال نيست و امکان رخ دادن آن وجود دارد هر چند که احتمال رسيدن به سرعت فوق خطي پايين است. دليل اصلي رسيدن به چنين سرعتي وجود حافظه کش در هر پردازنده است. حافظه‌هاي کش باعث افزايش سرعت پردازنده در دسترسي به داده‌ها مي‌شوند بنابراين، وقتي تعداد پردازنده‌ها افزايش مي‌يابد به همان نسبت حافظه کش سيستم افزايش مي‌يابد و اين نيز باعث افزايش سرعت سيستم با نسبتي بيش از تعداد پردازنده‌ها مي‌شود. به هر حال نحوه‌ تقسيم‌بندي برنامه جهت بكارگيري پردازنده‌ها در اجراي برنامه، عامل تعيين كننده در سرعت اجراي برنامه است.

4ـ ارتباط درون رشته‌اي
كامپيوترهاي موازي به طور نظري، بصورت ماشين‌هاي دسترسي تصادفي موازي
(PRAMs) مدل شده‌اند. اگر چه مدل PRAM از نحوه اتصال داخلي بين واحدهاي محاسباتي صحبت نمي‌كند اما با اين وجود براي تعيين حد بالاي موازي‌سازي يک مسئله مفيد است. در حقيقت اتصال داخلي بين پردازنده‌ها نقش مهمي را بازي مي‌كند.
پردازنده‌ها را مي‌توان با هم مرتبط كرده، به طوريكه بصورت تعاوني در حل يك مسئله بكار گرفته شوند و يا مي‌توان هر يك را به طور مستقل بكار گرفت به نحوي كه يك پردازنده خاص قسمت‌هاي مختلف يك مسئله را بين ديگر پردازنده‌ها توزيع كرده و در آخر نتايج را جمع‌آوري كند كه به اين حالت اخير Processor Farm (مزرعه پردازنده‌ها ) گفته مي‌شود.
به هر حال، طرق مختلفي جهت ارتباط پردازنده‌ها با يكديگر وجود دارد مانند حافظه‌ اشتراكي (Shared memory)، هم‌عرض (Crossbar)، گذرگاه اشتراكي (Shared Bus) و شبكه‌اي (Network) به طوريكه در حالت شبكه‌اي نيز بيشمار همبندي مثل ستاره‌اي، حلقه‌اي، درختي، ابر مكعبي و انواع بسيار ديگر وجود دارد.
روش‌هاي دسترسي به پردازش موازي مي‌تواند به روش‌هاي مختلف صورت مي‌گيرد که در اين جا چند مورد را نام مي‌بريم:
چند پردازندگي (Multiprocessing)
خوشه‌اي از كامپيوتر ‍(Computer cluster)
سوپرکامپيوترهاي موازي (Parallel supercomputers)
محاسبات توزيع شده (Distributed computing)

5ـ نرم‌افزار موازي
تعداد بسياري از سيستم‌هاي نرم‌افزاري جهت برنامه‌نويسي كامپيوترهاي موازي طراحي شده‌اند. اين سيستم‌ها هم در سطح سيستم عامل و هم در سطح زبان‌هاي برنامه نويسي وجود دارند. آن‌ها بايد ساز و كاري جهت تقسيم يك مسئله به چند وظيفه‌ و تخصيص اين وظايف به پردازنده‌ها داشته باشند. چنين ساز و كارهايي مي‌تواند شامل موازي‌سازي ضمني و يا موازي‌سازي صريح باشد.
در روش موازي‌سازي ضمني، سيستم (كه مي‌تواند كامپايلر يا برنامه‌هاي ديگر باشد) به طور خودكار مسئله را به چند وظيفه تقسيم كرده و هر يك را به پردازنده‌اي اختصاص مي‌دهد اما در روش موازي‌سازي صريح، برنامه‌نويس شخصاً مسئله را به چند وظيفه تفكيك و هر يك را به پردازنده‌اي ارجاع مي‌دهد.
به تقسيم عادلانه محاسبات بر روي همه پردازنده‌ها، عمل موازنه بار گفته مي‌شود. عمل موازنه‌ بار (Load balancing) نيز كمك مي‌كند تا از همه‌ پردازنده‌ها به طور يكنواخت استفاده شود. در اين روش وظايف از پردازنده‌هايي كه بار بيشتري دارند به پردازنده‌هاي با بار كمتر انتقال داده مي‌شود.
ارتباط بين وظايف, معمولاً توسط ارتباط رشته‌ها از طريق حافظه اشتراكي يا انتقال پيغام انجام مي‌شود به طوريكه هر يك در شرايطي بكار گرفته مي‌شود.

6ـ مدل‌هاي برنامه‌نويسي موازي
يك مدل برنامه‌نويسي موازي مجموعه‌اي از فناوري‌هاي نرم‌افزاري است كه براي بيان الگوريتم‌هاي موازي و تطابق برنامه‌ها با سيستم‌هاي موازي بكار مي‌رود. اين مدل همان نحوه‌ استفاده از برنامه‌ها،‌ زبان‌ها،‌ كامپايلرها، كتابخانه‌ها،‌ سيستم‌هاي ارتباطي و ورودي/خروجي موازي است. دانشمندان براي توسعه‌ برنامه‌هاي موازي خود، يك مدل برنامه‌نويسي موازي را انتخاب مي‌كنند. مدل‌هاي موازي با روش‌هاي گوناگوني بكار گرفته مي‌شود مثل ضميمه شدن يك كتابخانه‌ حاوي دستورات موازي‌سازي به زبان‌هاي برنامه نويسي معمول و يا توسعه زبان برنامه نويسي يا تكميل مدل‌هاي اجرايي جديد.

سخن پاياني
در اين مقاله سعي در معرفي پردازش موازي و بيان تعاريف ابتدايي آن شد. همينطور اهم کاربردهاي آن برشمرده شد. امروزه مبحث پردازش موازي يکي از پرطرفدارترين مباحث در شاخه‌هاي مختلف علمي است که نياز روز افزون در دستيابي به آن احساس مي‌شود.

با تشكر از سايت

 

[AMD.POWER]

از PCI تا PCI Express 2.0
در گذشته‌ دور
در سال 1984 ميلادي، شرکتIBM، کامپيوترAT خود را روانه بازار کرد.
پردازنده، حافظه و گذرگاه I/O ، همگي از يک مسير اشتراکي 8 مگاهرتزي استفاده مي‌كردند. اين گذرگاه اشتراکي به نام(ISA ( Industry Standard Architecture مشهور بود.
ISA يك رابط 16 بيتي بود که در نتيجه در هر لحظه فقط دو بايت را مي‌توانست انتقال دهد. البته اين خصوصيت براي تجهيزاتي که به طور ذاتي کند بودند، مثل پورت‌هاي سريال، پارالل، کارت‌هاي صداي قديمي ودرايوهاي سي‌دي مشکل ايجاد نمي‌کرد ولي در عوض براي هارد‌ديسک‌هاي سريع‌تر و کارت‌هاي گرافيکي به صورت يک معضل درآمده بود. هنگامي که ISA در مقابل اين تجهيزات کم آورد، فناوري هاي ديگر پا به عرصه گذاشتند.
متاسفانه گذرگاه‌هاي ديگر مثل(MCA(Micro Channel Architecture ،
(EISA (Extended Industry Standard Architecture و (VLB(VESA Local Bus هم خيلي موفق نبودند و زود از رده خارج شدند.

سرانجام در ژوئن 1992 فناوري گذرگاه PCI، توانست پهناي باند مورد نياز سيستم‌ها را به ارمغان آورد و جاي خود را سال‌ها تثبيت کند.
در حاليکه PCI در ابتدا به عنوان يک منجي در دنياي کامپيوتر مطرح شده بود ولي کم کم با ورود فناوري‌هاي جديدتر مثل هارد‌ديسک‌هاي سريع، کارت‌هاي گرافيک، کارت‌هاي شبکه گيگابيت و ... با مشکل مواجه شد و نياز به يک راه حل براي رسيدن به پهناي باند بالاتر، روز به روز بيشتر احساس مي‌شد.
با رشد فناوري کارت‌هاي گرافيکي، گذرگاه PCI پاسخگوي پهناي باند مورد نياز آنها نبود و بنابراين اينتل، AGP را طراحي کرد که فقط مختص کارت‌هاي گرافيکي بود و با اين کار، هم مشکل پهناي باند کارت‌هاي گرافيکي را حل کرد و هم ترافيک گذرگاه PCI را کاهش داد.
هر چند كه بار داده‌هاي ويديويي توسط AGP از دوش PCI برداشته شد ولي باز هم داستان رشد فناوري تکرارشد و با آمدن فناوري‌هاي نوين، گذرگاه PCI با مشکل مواجه گشت. بنابراين فكر تغيير گذرگاه PCI پا به عرصه گذاشت و اين تغيير موجب بوجود آمدن PCI Express شد.

تولد PCI-E
شركت اينتل، همراه با آي‌بي‌ام، دل، کامپک، اچ‌پي و مايکروسافت استاندارد جديدي را براي رفع اين مشکل ابداع کردند. اين استاندارد PCI Express نام گرفت و در 17 آوريل 2002 نيز در «کميته مديريت رابط PCI» يا همان
(Peripheral Component Interconnect Special Interest Group)
PCI-SIG تصويب شد.
PCI Express اگر چه تکامل يافته PCI محسوب مي‌شود، ولي اساسا يک رابط کاملاً جديد مي‌باشد در واقع اين فناوري براي برقراري مجدد توازن بين سرعت پردازنده و سرعت سيستم طراحي شد.

PCI-E در اصل کوشش صنعت کامپيوتر براي يکپارچه کردن انواع مختلف گذرگاه‌هاي I/O و تبديل آنها به يک استاندارد جهاني يکسان مي‌باشد.

شکل 1 : گذرگاه PCI-E از چندين مسير نقطه به نقطه تشکيل شده که در آن از يک سوئيچ استفاده شده است. داده‌ها در اين گذرگاه از طريق دو جفت سيم به نام Lane انتقال داده مي‌شوند.

PCI-E يک ارتباط دو طرفه و سريال مي‌باشد (بر خلاف PCI که ارتباط در آن موازي است ) که داده‌ها را در قالب Packet (مانند انتقال بسته‌هاي اطلاعاتي در شبکه اترنت) منتقل مي‌كند.
استفاده از ساختار انتقال سريال در اين فناوري دو مزيت مهم دارد: اول اينکه در مادربردها، ميزان اثر متقابل مسيرها بر يکديگر، به خاطر مدارات نقطه به نقطه کاهش مي‌يابد. دوم اينکه، از آنجا که هر مسير منحصراً براي ارتباط ما بين 2 نقطه بکار مي‌رود، هيچ اشتراکي در پهناي باند وجود ندارد. پياده سازي گذرگاه سريال نسبت به موازي نيز خيلي ساده‌تر است چرا که فقط به دو سيم براي انتقال داده نياز مي‌باشد: يکي براي انتقال داده و ديگري سيم زمين.
از طرفي در ارتباطات سريال مي‌توان از فرکانس‌هاي خيلي بالاتر از حالت موازي استفاده کرد، چون در اين نوع ارتباط، خبري از تاخير انتشار و تداخل مغناطيسي نيست.

گذرگاه PCI-E از چندين مسير نقطه به نقطه تشکيل شده که در آن براي انعطاف پذيري بيشتر از يک سوئيچ استفاده شده است. داده‌ها در اين گذرگاه از طريق دو جفت سيم به نام Lane (مسير) انتقال داده مي‌شوند ( توجه داشته باشيد که اين Lane ها به سوئيچ متصل هستند ). هر مسير حداکثر داراي نرخ انتقال 250MB/s در هر جهت مي‌باشد که تقريباً دو برابر PCI است.

PCI-E مي‌تواند با ترکيب چندين مسير( 1x، 2x،4x، 8x و16x) براي رسيدن به کارايي بالاتر ساخته شود.
براي مثال نرخ انتقال PCI-E با 16مسير(16x) برابر است با 250MB/s x 16 = 4GB/s .

و اما PCI Express 2.0
PCI-SIG ، در ژانويه سال 2007 استاندارد فنيPCI Express 2.0 را تاييد کرد.
اين گذرگاه ميزان انتقال داده در هر مسير را دو برابر کرده و به 500MB/s رسانده، به اين ترتيب يک اسلات x16 مي‌تواند مقدار حيرت انگيز 8 گيگابايت بر ثانيه داده را در پهناي باند کافي حمل کند. در واقع کارت‌هاي گرافيکي بيشترين سود را از اين استاندارد جديد مي‌برند.
تمام وسايلي که از PCI Express 1.1 استفاده مي کنند مي توانند از
PCI Express 2.0 نيز استفاده کنند. البته براي استفاده مفيد بايد مادربورد از اين استاندارد جديد پشتيباني کند.
در حال حاضر PCI-SIG در حال بررسي يک استاندارد جديد است، که توانايي تغذيه کارت‌هاي گرافيکي جديد ـ که انرژي بالايي مصرف مي‌کنندـ را داشته باشد. حتي کارت‌هاي گرافيکي متوسط مثل سري جديد Nvidia 8800GT وAMD Radeon HD3870 به انرژي بيش از 75 وات نياز دارند آن هم به دليل دارا بودن سوکت انرژي 6-pin است. کارت‌هاي رده بالاتر( High-end ) دو سوکت انرژي دارند و 225 وات انرژي مصرف مي کنند.

منبع:مجله رايان خبر