14 лет назад 20 октября 2004 в 2:56 79

Некоторые компоненты компьютерных систем существуют рядом с нами так долго, что мы привыкли воспринимать их как неотъемлемую часть каждого компьютера. Но теперь пришел и их черед измениться.

МЯГКИЕ ДИСКИ
В 1971 году будущий основатель Seagate Алан Шугарт разработал 8-дюймовые дискеты, или флоппи-диски, которые позволяли хранить от 400 кб до 1 Мб данных. По тем временам это была революция информационных технологий: одна дискета заменяла 12 тыс. перфокарт или около 300 метров перфоленты. Название “гибкий диск” произошло от первых дискет: пластина, на которой хранились данные, изготавливалась из тонкого пластика, покрытого оксидом железа, а корпус был бумажным; флоппи-диски были “мягкими” и легко изгибались.

Объема информации в 1 Мб хватало для размещения операционной системы, нескольких программ и десятка игр. Из-за высокой стоимости жестких дисков многие компьютеры ими не оснащались вовсе, а работали только с дискетами. Постепенно флоппи-диски становились меньше, зато их объем увеличивался. Расцветом технологии можно считать 1981 год, когда компанией Sony были разработаны первые 3,5-дюймовые диски емкостью 1,2 и 1,44 Мб.

Практически без особых изменений данная конструкция сохранилась до наших дней. Больше всего устройство FDD-привода напоминает жесткий диск, только со сменными пластинами. После помещения дискеты в привод движок раскручивает диск до 300 об/мин. Данные считываются двумя головками с обеих сторон пластины, для перемещения головок по поверхности используется шаговый механический двигатель – именно ему мы обязаны характерным жужжащим звуком при считывании дискет.

Флоппи-диски и приводы имеют ряд существенных недостатков. Это и невысокая надежность FDD-приводов, обусловленная обилием механических частей, пружин, шестеренок, электродвигателей, и низкая устойчивость по отношению к электромагнитным и физическим воздействиям, и недостаточная надежность хранения информации, и ограниченное количество циклов перезаписи, и большое время чтения/записи.

Альтернативы FDD

В 1999-2002 годах неоднократно предпринимались попытки создать замену флоппи-дискам. Так, Iomega представила ZIP-Drive – по сути, это был миниатюрный жесткий диск небольшого объема, который позволял хранить от 100 до 750 Мб.

Компания Fujitsu активно продвигала на рынок магнитооптические диски емкостью до 2,3 Гб и более дешевые LS-120. Однако эти продукты не выдержали конкуренции с CD-RW-приводами: магнитооптика перебралась в сферу цифровой музыки в виде мини-дисков, а ZIP сохранился только в издательском бизнесе, но это, пожалуй, ненадолго.

Сегодня объема в 1,44 Мб не хватает практически ни на что. Единственное, для чего еще подходят дискеты, так это для переноса текстов: на диск 1,44 Мб можно уместить несколько сотен страниц. Однако тот же объем гораздо проще, быстрее и надежнее передать по каналам интернета.

Большинство компьютеров из соображений совместимости по-прежнему комплектуются 3,5-дюймовыми FDD-приводами, но те все чаще простаивают без дела. Samsung и многие другие компании уже полностью отказались от поддержки флоппи-приводов в своих системах. Пройдет еще несколько лет, и FDD-приводы останутся лишь в устаревших системах. Дискеты исчезают, но что приходит им на смену?

Флэш-память. Это вид памяти появился довольно давно, в 1984 году, благодаря усилиям инженеров компании Toshiba. С тех пор она широко применялась в составе материнских плат, модемов, жестких дисков и т. д. Перед другими носителями информации флэш-память имеет ряд ключевых преимуществ: малые размеры, низкое энергопотребление, отсутствие движущихся частей, бесшумная работа, довольно высокая скорость чтения и записи.

Достаточно долго цены на флэш-память не позволяли ей конкурировать с более дешевыми дискетами и CD-приводами. Немало мешало этому и отсутствие единого стандарта: каждая компания стремилась выпустить свой формфактор и интерфейс для флэш-карты. Сегодня многие производители встраивают мультистандартные кардридеры в свои компьютеры, и можно считать, что именно эти устройства выполняют роль, некогда принадлежавшую флоппи-дисководам.

Однако лучшей заменой дискетам можно считать компактные USB-флэш-диски. Размером не более колпачка от фломастера, они состоят из чипа флэш-памяти и USB-контролера. И, поскольку порты USB есть практически во всех компьютерах, вышедших после 1999 года, а драйверы USB Flash встроены во все операционные системы Microsoft начиная с Windows Me, проблема совместимости решается сама собой.

МОДЕМЫ
Технология модуляции-демодуляции данных была разработана задолго до компьютерной эры, еще в 30-х годах прошлого века, и использовалась для международной телеграфной связи по каналам телефонных линий.

Первый модем для ПК был разработан компанией Hayes Microcomputer Products для серии компьютеров Apple2 в 1979 г. До этого существовали только специализированные устройства, которые объединяли большие ЭВМ по отдельным каналам связи. В 1981 году та же Hayes разработала систему команд, которая до сих пор является отраслевым стандартом для компьютерных модемов. На славу поработала и компания US Robotics с ее знаменитой серией Courier – качество связи этих модемов по-прежнему остается эталонным.

Важной вехой стало появление win-модемов, большинство функций которых выполнялось программно. Несмотря на ряд недостатков win-модемы позволили значительно снизить планку стоимости устройств и сделать модемную связь намного доступнее. До недавних пор модем был единственным широкодоступным средством связи с Сетью.

Сегодня технология передачи данных по аналоговым каналам достигла своего потолка – 56 кбит/с, чего уже недостаточно для комфортного доступа в интернет. Более совершенные альтернативы существовали и раньше, например подключение по выделенным линиям и спутниковый интернет, но они стоили слишком дорого, чтобы получить широкое распространение.

Закат эры модемной связи начался с появлением технологии ADSL. Позволяя передавать информацию в незанятом спектре частот телефонной линии, ADSL обеспечивает более быструю связь – до 8 Мбит/с, оставляя телефон свободным. Высокую популярность ADSL-связь приобрела благодаря снижению цен. В России комплект xDSL-оборудования и контракт с провайдером стоит от $100-150 в Москве (www.stream.ru) и до $350 во Владивостоке (www.primorye.ru/adsl), а за рубежом еще дешевле.
Из сектора мобильных устройств модемы со временем неизбежно будут вытеснены беспроводными сетями Wi-Fi и WiMax, а также мобильной связью с использованием GPRS-соединения.

МЫШЬ ОБЫКНОВЕННАЯ
Существует распространенное заблуждение, что компьютерную мышь разработала компания Apple. На самом деле прототип компьютерной мыши был создан в 1968 году сотрудником Станфордского исследовательского института Дугласом Энглбартом. Apple же первой использовала перспективную разработку в серийной модели.

Основной принцип работы устройства с тех пор практически не изменился. То, что мы привыкли называть шариковой механической мышью, на самом деле является оптомеханическим устройством. Когда мы перемещаем мышь по поверхности стола, вращение металлического шарика в резиновой оболочке передается через валики двум дискам с отверстиями. С обеих сторон каждого диска расположены фотодатчики. Электрические импульсы, формируемые датчиками, преобразуются в координаты.

Во многом именно компьютерной мыши мы обязаны появлением графического пользовательского интерфейса (например, Windows или X-Window), так как клавиатура подразумевает текстовое взаимодействие с машиной, то есть консоль.

С годами внешний вид мыши менялся: появлялись новые кнопки, совершенствовалось эргономика. Однако это не решало главной проблемы – короткого срока службы: из-за механической передачи устройство быстро изнашивалось, валики загрязнялись, стиралось покрытие шарика, и точность управления сильно снижалась. Кроме того, шарик скользил на гладкой поверхности, поэтому без коврика было не обойтись. Сейчас оптомеханические “шариковые” мышки исчезают – им на смену пришли оптические манипуляторы нового поколения.

Первые попытки создания оптических целеуказателей оказались не особенно успешными: устройства требовали специального коврика с нанесенной на него координатной сеткой, стоили достаточно дорого и не обеспечивали высокой точности наведения курсора. Все изменилось в 2000 году с выходом IntelliMouse Explorer от Microsoft. Передвижение манипулятора отслеживалось специальной фотокамерой, совершавшей несколько тысяч снимков в секунду, процессор анализировал разницу между кадрами и преобразовывал ее в стандартные координатные импульсы.

Таким образом, система воспринимала IntelliMouse как обычную компьютерную мышь. Помимо отсутствия движущихся частей и во много раз возросшего срока службы детище Microsoft могло похвастаться возможностью работы на любой незеркальной поверхности – коврики ушли в прошлое. Кроме того, IntelliMouse могла работать под любым углом, что было недоступно ее оптомеханическому предку, так как контакт шарика с валиками сохранялся только в горизонтальном положении.

Поначалу отношение к новой модели было скептическим (во многом это объяснялось ее ценой – $50-60). Однако за последующие четыре года технология была значительно усовершенствована, а цена отдельных серийных моделей снизилась до $8-15, и благодаря вышеописанным преимуществам оптические мышки теперь есть почти в каждой современной системе. Кстати, яркий красный свет, который излучает оптическая мышь при работе, испускается не лазером, а обычным светодиодом подсветки.

Помимо компьютерной мыши существуют и другие устройства для управления курсором, например Trackball. Если в обычной мышке мы перемещаем корпус устройства и это обеспечивает движения шарика, то в трекболе корпус неподвижен, а шарик гораздо большего размера мы перемещаем пальцами рук. При интенсивной работе с компьютером трекбол считается более удобным, так как от него гораздо меньше устает кисть. Но если вы привыкли работать с мышью, для перехода на трекбол вам придется переучиваться. Впрочем, не торопитесь: трекболы уходят в прошлое, так и не завоевав всеобщего признания.

COMPACT DISK
Сегодня CD распространены повсеместно. Благодаря совместимости CD-R/RW-матриц с большинством обычных CD-ROM именно CD стали основным способом передачи мультимедийной информации.
Более 15 лет объем компакт-диска в 650 или 700 Мб отвечал практически любым запросам пользователей.

В наши дни ситуация изменилась, но технология CD уже достигла своего предела, и повысить объем матрицы более 800 Мб, сохранив совместимость с уже существующими CD-приводами, невозможно. Именно поэтому на смену CD постепенно приходят DVD. Благодаря объему в 4,7 Гб запись одного DVD обходится гораздо дешевле и намного удобнее, чем перенос такого же объема на семь матриц CD-R, которые вдобавок нужно где-то хранить. Одним словом, исчезновение CD – вопрос самого ближайшего времени.

ЭЛТ-МОНИТОРЫ
Мониторы с электронно-лучевой трубкой до недавних пор оставались одним из основных устройств вывода изображения. Картинка в них формируется за счет свечения люминофора под воздействием быстрых электронов. Для формирования цветного изображения используются три электронные пушки для красного, синего и зеленого цветов – таким образом можно получить точку любого цвета. Чтобы электроны не задерживались молекулами воздуха, в трубке создается вакуум.

За последние 30 лет ЭЛТ-мониторы сильно изменились: повысилось качество картинки, возросла частота развертки, появилось антибликовое покрытие, ужесточились стандарты качества и безопасности. Но ЭЛТ-трубки по-прежнему оставались громоздкими, дорогими в производстве и потребляющими много энергии. Кроме того, построчный вывод картинки даже при частоте обновления экрана 100-120 Гц утомляет зрительные центры и сильнее нагружает глазное дно, вызывая характерное чувство усталости после длительной работы.

Еще недавно шли активные споры о преимуществах и недостатках LCD-панелей, а также о том, какое из направлений станет лидирующим. Сегодня такие споры стали бессмысленными: большинство современных компьютеров оснащается именно LCD-панелями. Они занимают меньше места, позволяя более эффективно использовать пространство рабочего стола, потребляют меньше энергии, обеспечивают более четкую картинку, особенно при ярком освещении, и меньше утомляют глаза благодаря иному принципу формирования изображения.

А вот то, что LCD-мониторы не создают при работе электромагнитных полей – миф: их уровень ниже, но сопоставим с качественными моделями ЭЛТ, обладающими хорошим экранированием. Сейчас ЭЛТ-мониторы обычно покупают либо при недостатке бюджета на покупку оборудования, либо для использования в сфере дизайна и предпечатной подготовки, где важна точная передача оттенков и регулируемая геометрия, чего LCD-панели обеспечить не могут.

Многие компании, такие как Sony, Samsung, LG, значительно сократили выпуск мониторов с электронно-лучевой трубкой, сохранив лишь производство недорогих моделей 15″ и профессиональных 21-24″. А Toshiba и Matsushita к концу сентября полностью прекращают производство ЭЛТ-техники, а освободившиеся мощности переводятна выпуск LCD.

Помимо LCD весьма перспективны и плазменные панели, сочетающие в себе достоинства LCD и ЭЛТ-мониторов. Применяемая в них технология формирования изображения позволяет добиться на компактном экране четкого яркого изображения с большими углами обзора. Большим плюсом PDP является отсутствие особых технических сложностей при создании экрана больших размеров, что уже по достоинству оценили владельцы домашних кинотеатров. Широкому распространению PDP-панелей в компьютерной технике пока препятствует высокая цена и некоторые технические сложности с производством PDP-экранов небольших размеров с высоким разрешением.

Еще один конкурент жидких кристаллов – OLED-матрицы, в которых изображение формируется из большого количества органических светодиодов. Такие матрицы уже начинают использовать в цифровых фотоаппаратах и сотовых телефонах. Пока эта технология далека от совершенства, но в ее перспективности сомневаться не приходится. Очевидно, благодаря низкому энергопотреблению OLED-матрицы будут в первую очередь востребованы в портативной технике.

КОММУНИКАЦИОННЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ
Большой 25-контактный LPT-разъем появился вместе с первыми персональными компьютерами. LPT – параллельный интерфейс, где биты предаются не последовательно один за другим, как в COM или USB, а одновременно, набором пакетов, идущих параллельно друг другу. Изначально LPT использовался только для подключения принтеров, отсюда и название Line Printer (линейный принтерный), поэтому первые LPT-интерфейсы могли работать только в одном направлении: от компьютера к принтеру, на скорости 120-200 кбит/с.

За годы своего существования LPT претерпел ряд изменений. Сначала при поддержке фирм Intel, Xircon и Zenith был разработан EPP (Enhanced Parallel Port), в котором появилась возможность передачи данных в обоих направлениях, а также значительно возросла скорость – до 2 Мбит/с. Благодаря этому LPT стал популярным интерфейсом для подключения сканеров, цифровых фотоаппаратов, портативных жестких дисков, CD-приводов и многих других устройств.

Используемый сегодня интерфейс – тот же EPP, только снабженный технологией сжатия данных – ECP (Extended Capability Port). Это позволило еще немного повысить фактическую скорость передачи данных. Сегодня LPT-порты устанавливаются на подавляющее большинство современных материнских плат скорее по соображениям совместимости: потока в 2 Мбит недостаточно для полноценной работы современных сканеров, жестких дисков и даже некоторых принтеров, да и сами принтеры все чаще используют USB или сетевой интерфейс. Скорее всего, LPT-интерфейс постепенно исчезнет из конструктивов наших компьютеров.

Последовательный порт (COM)
COM – последовательный интерфейс, поэтому за один момент времени передается только один бит, а не несколько, как в случае параллельной передачи. Благодаря этому можно предавать информацию всего по двум проводникам. Уровень напряжения при передаче изменяется от -12 до +12 В, благодаря чему обеспечивается относительно высокая помехоустойчивость: длина кабеля может достигать 50 метров и более. Это свойство COM-интерфейса использовалось для создания первых локальных сетей, до того как сетевые карты стали широко распространенным явлением.

Когда-то существовало два типа COM-интерфейса – в виде 9- и 25-контактных разъемов. Первый обычно использовался для подключения компьютерной мыши, второй – модема. В современных системах обычно имеется только 9-контактный порт, используемый в основном для подключения внешних модемов и некоторых моделей источников бесперебойного питания. Главный минус COM-порта – его низкая скорость, не позволяющая подключать к нему высокоскоростные мультимедийные устройства.

DIN И PS/2
В свое время более компактный PS/2 постепенно вытеснил DIN-разъем для подключения клавиатуры из компьютерных систем. При этом PS/2 отличается от предшественника только разъемом, система сигналов идентична, и с помощью соответствующих переходников DIN-клавиатуру можно подключить к PS/2 и наоборот. В большинстве современных компьютеров обычно используется два разъема PS/2: один для клавиатуры, другой – для мыши.

Они несовместимы, поскольку работают с разными системами сигналов. Ничего, кроме устройств управления курсором и ввода текста, к PS/2 подключить нельзя. Кроме того, разъемы не поддерживают корректное подключение на лету: хотя это возможно, есть риск повредить материнскую плату или подключаемое устройство.

Разъем PS/2, возможно, продержится еще несколько лет – лишь потому, что замена его на USB практически ничего не дает. Кроме того, ассортимент PS/2-устройств превышает USB-аналоги.

Игрушечный порт
Порт для подключения игровых манипуляторов (GAME) появился вместе с первыми звуковыми картами. Он использовался для подключения дополнительных устройств управления, различных джойстиков, рулей с педалями и без, пультов ДУ, а также MIDI-клавиатур, отсюда и второе его название – MIDI-порт. В настоящее время этот порт применяется настолько редко, что его можно считать живым трупом.

После появления USB 2.0 стало очевидно, что не только GAME-порт, но и все вышеперечисленные интерфейсы обречены на постепенное вымирание. USB поддерживает подключение и отключение устройств на лету, с помощью переходников совместим со своими предшественниками, обеспечивает высокую скорость обмена данными и к тому же занимает много меньше места. Единый стандарт подключения внешних устройств значительно упрощает их разработку и внедрение. Многие современные материнские платы уже не используют устаревшие интерфейсы.

INTEGRATED DISK INTERFACE
Разработанный в 1984 г. компаниями Western Digital и Compaq дисковый интерфейс IDE встраивается непосредственно в само устройство хранения данных, что позволяет значительно снизить цену дисковых контроллеров.

Один из недостатков IDE-интерфейса состоит в том, что он не может одновременно работать с двумя устройствами, находящимися на одном канале. Когда вы копируете с одного устройства на другое, подключенное тем же шлейфом, данные передаются пакетами: сначала в оперативную память, потом система отключает первое устройство и подключает второе, записывая информацию из RAM.

Внешне мы видим нормальное копирование информации с диска на диск, однако время копирования увеличивается вдвое по сравнению со скоростью передачи данных между устройствами на разных каналах. Сам по себе IDE-интерфейс не поддерживает горячую замену или подключение дисков без отключения системы (Hot Swap или Hot Plug). Сегодня IDE способен передавать данные на скорости до 133 Мб/с, что несколько избыточно, так как поток данных у современных дисков, используемых в домашних системах, обычно не дотягивает даже до 100 Мб.

Как замену IDE разработчики позиционируют Serial ATA. Пропускная способность этого последовательного (!) интерфейса на 12% выше: скорость передачи данных увеличилась до совсем уж ненужных сегодня 150 Мб/с, соединительные провода же стали гораздо тоньше и компактней. По сути, SATA во многом напоминает гигабитное сетевое соединение на витой паре.

Компактные кабели, пожалуй, основное достоинство SATA: старые IDE-шлейфы затрудняли циркуляцию воздуха в системе. К одному SATA-разъему можно подключить только одно устройство, что позволило распрощаться с проблемой Master/Slave, а также устранить падение скорости при одновременном доступе. Кроме того, появилась и официальная поддержка Hot Swap.

По сути, в SATA нет ничего принципиально нового. Однако, учитывая поддержку, которую оказывают новому стандарту производители оборудования, в ближайшие несколько лет нас ждет полный переход на SATA-диски.

Компьютерные технологии стремительно совершенствуются. Растут объемы информации – и вот уже современных носителей недостаточно для хранения и передачи данных. Медленные интерфейсы сменяются быстрым и универсальным USB 2.0. Новые жесткие диски обзаводятся более перспективным SATA. Компьютеры становятся компактнее, мощнее и удобнее. Музей компьютерных древностей пополняется все новыми и новыми экспонатами.