Жду новый пост

Серия «Технологии»

❯ Независимость — это свобода

Всем хорошо известны отличия энергозависимой памяти от энергонезависимой. Данные, хранящиеся в энергозависимой памяти живы только до тех пор, пока система работает. Как только подача энергии прекращается, данные становятся недоступными. Именно так работает оперативная память компьютера (ОЗУ) и кэш-память процессора.

Энергонезависимая память сохраняет информацию при отключении питания и хранит значительно бóльшие объёмы данных. Но работает она, на сегодняшний день неэкономично и гораздо медленнее, хотя именно в ней и содержится основная часть данных. Именно поэтому оперативная память остаётся первичной и применяется для хранения данных, необходимых ЦП для работы ОС и программ.

Сегодня существуют несколько видов быстрой энергозависимой памяти. Это динамическая, например, широко распространённая DRAM, разные версии которой используются в качестве ОЗУ, в ячейках она имеет транзистор и конденсатор, статическая (SRAM, применяется в качестве кэш-памяти ядра процессора), с шестью транзисторами в ячейке.

Но главная проблема состоит с том, что энергозависимая память, сколь быстра бы она ни была, отключаясь, теряет всю информацию. Это неудобно, но так работают сегодня большинство компьютерных систем. Пока.

Поэтому и появились новые разработки быстрой, но уже энергонезависимой памяти. Это, например, резистивная память с произвольным доступом (RRAM, ReRAM, Resistive random-access memory). В её основе лежит свойство диэлектриков создавать внутри себя проводящие каналы при приложении высокого напряжения. Причём, изменив уровень напряжения проводящий канал можно разрушить, а затем создать снова. Получается так называемый мемристор, из которых и собираются матрицы памяти ReRAM.

❯ Сдвиг по фазе? Нет, фазовый переход!

В качестве ещё одного примера энергонезависимой памяти, претендующей на место ОЗУ, часто приводят 3D XPoint от Intel (торговая марка Optane). Она использует уже другой эффект — phase-change memory (PCM), изменение фазового состояния материала ячейки (кристалла халькогенида) при нагреве электрическим током. Халькогениды — бинарные химические соединения халькогенов (к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний, ливерморий) с металлами. В случае 3D XPoint используется халькогенидное стекло на основе сплава антимонида и теллурида германия Ge-Sb-Te). Память состоит из селектора и, собственно, ячейки, которые находятся в точках пересечения перпендикулярно друг к другу проложенных проводников (wordline и bitline). Селектор (ключ) включается при подаче на него напряжения и меняет состояние ячейки либо позволяет считать информацию. Память имеет многослойную структуру (она построена на базе вертикально интегрированных ячеек PCMS), что позволяет масштабировать плотность её размещения на кристаллах.

Phase-change memory на сегодняшний день считается наиболее перспективной технологией, которая может прийти на замену энергозависимой оперативной памяти. Она наиболее полно сочетает преимущества, которые присущи NAND, NOR, EEPROM и DRAM. При этом наиболее серьёзные недостатки всех этих видов памяти у PCM отсутствуют. Зато, преимущества очевидны. Изменение фазы вещества исключает возможные сбои в виде электрических помех, как это бывает в DRAM. Минимальные размеры стабильных ячеек — до 5 нм, что обеспечивает глубокую масштабируемость технологии. Phase-change memory позволяет выполнять побитное изменение данных, что возможно в DRAM, но нельзя сделать в NAND (там приходится оперировать крупными блоками).

Поскольку PCM обеспечивает высокую скорость чтения и произвольный доступ к ячейкам памяти, код можно запускать оттуда, без дополнительного сохранения его ещё куда-либо. К сожалению, пока скорость записи Phase-change memory не столь высока, как хотелось бы (она сравнима с этим показателем у NAND) но время начальной задержки у PCM, примерно в сто раз ниже. Кроме того, отсутствует цикл стирания.

Впрочем, у существующих разработок Phase-change memory на халькогенидах есть недостатки. Активный нагретый материал влияет на связанные с ним диэлектрик и электрод, что неизбежно вызывает постепенную их деградацию. Значительное изменение температуры извне может провоцировать утечку заряда и тем самым негативно влиять на длительность хранения данных. Для смены фазы ячейки требуется обеспечить высокую плотность тока, что непросто при нанометровых размерах матрицы и сокращает активную зону воздействия. Но часть этих недостатков может быть устранена благодаря недавним исследованиям учёных.

❯ Чудеса в слоистых никелатах

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Advanced Science, сообщается об экспериментах с термически обратимым изменением электрического сопротивления при комнатной температуре в слоистых никелатах. Слоистые никелаты представляют собой класс сложных оксидных материалов, состоящих из ионов никеля. Они имеют сложную структуру, в которой слои атомов никеля и водорода перемежаются слоями, содержащими другие элементы, часто щёлочноземельные или редкоземельные. Именно эта уникальная слоистая структура привлекла интерес исследователей из-за свойств электронов, которые сулят слоистым никелатам применение в таких областях, как сверхпроводимость и электроника.

Свойства никелатов исследуются уже давно. В 2020 году учёные из Женевского университета (UNIGE) в сотрудничестве со швейцарским федеральным технологическим институтом в Лозанне EPFL), Цюрихским университетом и Льежским университетами, а также Нью-Йоркским институтом Флэтайрон выяснили, что слоистые никелаты по энергоэффективности могут превзойти кремний, причём с более низким энергопотреблением, обеспечив снижение дополнительных выбросов CO2 при производстве.

Такие никелаты образуются из оксида никеля и атома редкоземельного элемента. В соответствии с тем, какой элемент использован, меняется и температура порога проводимости. Для самария она составит 130° C, для неодима −73° C. Столь значительная разница возникает из-за редкоземельных элементов, которые по-разному деформируют кристаллическую решётку никелата.

Команда учёных проанализировала поведение материала из нескольких слоёв никелата самария, поверх слоёв никелата неодима. Выяснилось, что если слои относительно толстые, то они работают на стандартной для составляющих их материалов температуре, но если сделать их тонкими, то образец становится «сэндвичем», в котором возникает эффект «скачка» проводимости в одном определённом промежуточном диапазоне температур. Причём всё это происходит без искажения кристаллической структуры материала, что предполагает надёжность, термическую и химическую стабильность процесса (никаких фазовых переходов и аморфных состояний, как в случае с халькогенидами, никакого перегрева и высоких температур), а значит — беспрецедентные перспективы для использования никелатов в электронике.

На схеме отражён процесс переключения электрического сопротивления в Sr2,5Bi0,5NiO5. Два объекта вверху — это кристаллические структуры Sr2,5Bi0,5NiO5 с различным расположением Sr/Bi. Внизу приведена кристаллическая структура двойного перовскита Sr2BiNiO4,5. Синее значение показывает электрическое сопротивление каждого слоя

Но вернёмся к недавнему исследованию, опубликованному Advanced Science. Созданный учёными никелат состоит из слоёв образований атомов стронция, висмута и кислорода, по структуре напоминающих каменную соль, чередующихся со слоями образований из атомов стронция, никеля и кислорода, по структуре напоминающих перовскит (псевдокубическая форма из геологии, иссечённая короткими штрихами). Эта специфичная кристаллическая структура формируется из двух положительно заряжённых атомов и одного с отрицательным зарядом, обладая свойствами сверхпроводимости и сегнетоэлектричества (явление спонтанной электрической поляризации в кристалле при определённой температуре даже в отсутствии внешнего электрического поля). Термически реентерабельное изменение полярности в слоистых никелатах (которое достигается подачей определённого напряжения) обеспечивает обратимое переключение электрического сопротивления при комнатной температуре, что позволяет разработать многоуровневую энергонезависимую память.

Если удастся довести исследования до логического завершения, слоистые никелаты могут привести к революции в компьютерной технике. Оксиды переходных металлов (более широкое понятие, включающее никелаты) в природе встречаются чаще, чем халькогениды, что потенциально может привести к снижению затрат на производство электроники и сделать процесс более экологичным.

❯ ReRAM+PCM — взболтать, но не смешивать!

Новые технологии, способные заменить энергозависимую память, продолжают появляться. Недавно команда учёных из университета Рочестера разработала новый материал для создания энергонезависимой памяти. По словам разработчиков, этот гибрид технологии, основанной на мемристорах (о ней шла речь выше) и памяти с фазовым переходом сочетает в себе лучшие свойства обоих видов резистивных переключателей. Разработчики технологии анонсируют низкое энергопотребление такой памяти и высокую плотность упаковки матрицы в кристалле. Технология основана на материале толщиной всего в один слой атомов.

В оригинальных технологиях не устранён целый ряд недостатков. Мемристоры, которые имеют ничтожный размер и постоянно разогреваются до высоких температур, не так надёжны, как хотелось бы. В свою очередь, материалы, обеспечивающие запоминание, при помощи фазового перехода вещества (фактически, его расплавления), требуют для работы больших токов, что, как уже говорилось выше, не так просто обеспечить при плотной упаковке ячеек в кристалле. Гибридная разработка состоит в том, что на кристалл воздействует небольшой ток, который не плавит его, а переводит в состояние, когда его сопротивление меняется.

Чтобы обеспечить неустойчивое состояние кристалла, которое легко изменить небольшим током, потребовалось создать специальный материал, растянутый до состояния тончайшей плёнки в одном направлении и сжатый в другом. В экспериментах использовался дителлурид молибдена (MoTe2). Напряжение, необходимое для переключения ячейки составило 90 мВ, а время переключения — 5 нс. Все параметры такой памяти можно регулировать путём изменения технологии производства и подаваемого на ячейки напряжения. Сейчас исследователи заняты повышением надёжности своей разработки.

❯ Операционные системы — на свалку истории

Начиная с эпохи мейнфреймов компьютеры использовали жёсткие диски и два уровня хранения данных: оперативную память и дисковое хранилище, доступ к которому осуществлялся через дисковый контроллер с использованием файловой системы для индексации и последующего извлечения содержимого. Если постоянное хранилище будет на карте памяти процессора, необходимость в дисковых контроллерах, файлах и файловой системе исчезнет. Трудно представить, что разработчикам удастся адаптировать к новым условиям существующие сегодня Unix-подобные операционные системы, с самого первого дня своего создания ориентированные на работу с файлами, каталогами и метаданными, которые являются их фундаментальной основой. Они тоже могут исчезнуть. Потребуются ОС и программное обеспечение с совершенно иной компьютерной архитектурой.

Содержимое оперативной памяти будет сохраняться от выключения до следующего включения компьютера. Причём храниться можно будет не только «снимок» оперативной памяти, регистры, но и состояние программ перед выключением, которое уже и не станет «шатдауном», в полном смысле этого слова.

Если создать ОС, которая обеспечит независимость сохранённых данных за счёт некой спецификации, то наличие самого компьютера и его физическая конфигурация могут оказаться не таким уж важным элементом системы. Это вполне может привести к ещё одной, пока неочевидной революции в компьютерной отрасли. Например, блок памяти может быть у каждого свой, его станет возможным носить в кармане, как сейчас карту SSD и при подключении начинать работу с того места, где она была завершена, со своими, привычными только вам настройками. Некоторые серверы необязательно должны будут всегда находиться во включённом состоянии. Может сильно упростится жизнь и для программистов, которым во многих случаях уже не потребуется производить сериализацию состояния программы. Пока это звучит как фантастика, но персистентная память и персистентные ОС уже существуют и постоянно совершенствуются, так что изменения однажды произойдут.

❯ ОС нового типа есть, но это не точно

Пока одни разработчики только строят планы и подбирают технологии для создания персистентной ОС, другие уже работают над подобными проектами.

Одна из операционных систем, опирающихся на новые принципы — ОС «Фантом» от известного разработчика Дмитрия Завалишина. Концепция ориентации на файлы, стандартная для Unix-подобных систем в ней изменена на концепцию, главным элементом которой является объект. ОС представляет собой виртуальную машину, обеспечивающую восстановление системы с момента последнего выключения за счёт того, что периодически делает и сохраняет снимки своего состояния. Новые принципы, заложенные в проекте, позволяют ОС не замечать перезагрузок и сохранять состояние компьютера, в том числе и при аварийном завершении работы. Все приложения работают в едином адресном пространстве и обмениваются данными через ссылки, а разделение доступа обеспечивается тем, что любые данные обрабатываются, как отдельные объекты и получить объект, принадлежащий другому процессу нельзя. В системе много интересных «фишек». Проект ещё в стадии разработки.

Существуют и другие ОС, включающие отдельные элементы и идеи, использованные в ОС «Фантом». Это IBM i, EROS, Singularity, и PalmOS. Из них, наиболее полно критериям персистентной ОС отвечает проект IBM i, наследник OS/400. Эта операционная система является объектно-ориентированной, содержит одноуровневую память, управляемую среду и поддерживает, собственно, персистентность. Но на сегодняшний день это не ОС для домашних компьютеров, а довольно дорогое платное серверное решение для бизнеса.

❯ Будущее

Вполне вероятно, что грядёт эра энергонезависимого ОЗУ, совмещающего ещё и функции хранилища данных. И возможно, что встретим мы её не только с другими компьютерами, но и с иными операционными системами и другими программами, так как существующий софт не совсем подходит под новую концепцию.

Когда дело доходит до автоматического создания изображений на основе собственных идей, на помощь приходят две самых популярных среди пользователей нейросети — DALL-E 2 и Midjourney. Обе являются инструментами, способными создавать реалистичные изображения с хорошим качеством. Эти ИИ обычно понимают, чего вы хотите, и пытаются генерировать новые изображения, в том числе что-то похожее на конкретный пример, но часто можно увидеть, что результат совершенно не соответствует запросам. Что ж, это изменится с новой моделью от NVIDIA — Perfusion, нейросетью, которая позволяет создавать изображения из описаний на естественном языке.

В отличие от своих тяжеловесных конкурентов, Perfusion выделяется компактным размером моделей всего в 100 КБ и 4-минутным временем обучения. Perfusion предлагает пользователям возможность комбинировать различные настраиваемые элементы с набором изображений, которые функционируют как «концепции». Модель способна изучить «концепцию» объекта (например, вещи, животного или человека), а затем генерировать эти концепции в новых сценариях.

❯ Всё дело в концепции

Модель преобразования текста в изображение (T2I) — это алгоритм машинного обучения, который позволяет пользователям писать подсказки на естественном языке для создания изображения, сгенерированного ИИ. Модели T2I предлагают новый уровень гибкости, позволяя пользователям управлять творческим процессом. Однако персонализация этих моделей в соответствии с визуальными концепциями, предоставленными пользователями, остаётся сложной проблемой. Задача персонализации T2I ставит перед собой множество сложных задач, таких как поддержание высокой визуальной точности, объединение нескольких персонализированных концепций в одном изображении и сохранение небольшого размера модели. Perfusion может решить эти задачи.

Основная фишка Perfusion заключается в его новой технике Key-Locking («блокировка ключей»). Связывая определённые концепции с другими концепциями во время создания изображений, Perfusion может создавать больше версий начальной концепции, сохраняя при этом её суть. Это позволяет пользователям персонализировать изображения с помощью определённых объектов, например, таким как «кот», сохраняя при этом уникальные характеристики, которые определяют конкретного «кота».

Блокировка ключей смягчает проблему переобучения, из-за чего модели сложно создавать новые версии идеи, потому что она тесно связана с изображениями, на которых она изначально обучалась. Perfusion корректирует математические преобразования, превращающие слова в картинки. Key-Locking позволяет модели связывать конкретные запросы пользователей с более широкой категорией или «надкатегорией». Например, запрос на создание кота побудил бы модель сопоставить термин «кот» с более широкой категорией «кошачий». После этого выравнивания модель обрабатывает дополнительные сведения, предоставленные в текстовом запросе пользователя.

Привязав нового кота к общему понятию «кот», модель может изобразить кота во многих различных позах, внешности и окружении. Но кот по-прежнему будет сохранять свою «кошачесть», которая делает его похожим на определённого кота, а не просто на случайного Барсика. Например, можно добавить концепцию «шляпа» к концепции «кот» и «блокировать ключ» общей концепции «кот в шляпе». Любое переобучение происходит на основе введённых новых концепций, а не всей модели, что означает меньшую потребность в дорогостоящих вычислительных мощностях и хранилищах.

Проще говоря, Key-Locking позволяет ИИ гибко отображать персонализированные концепции, сохраняя при этом их основную идентичность. Это всё равно, что давать художнику следующие указания: «Нарисуй моего кота Тома, когда он спит, играет с мячиком и нюхает цветы».

Еще одно преимущество модели Perfusion заключается в её адаптивности. В зависимости от требований пользователя модель можно настроить так, чтобы она строго соответствовала текстовой подсказке, или предоставить определённую степень творческой свободы в своих выходных данных. Эта универсальность гарантирует, что модель может быть точно настроена для получения результатов, варьирующихся от точных до более общих, в зависимости от конкретных потребностей пользователя.

Это позволяет пользователям легко исследовать фронт Парето (сходство текста и сходство изображений) и выбирать оптимальный компромисс. Важно отметить, что обучение модели требует некоторой ловкости. Слишком сильное сосредоточение на воспроизведении модели приводит к тому, что модель снова и снова выдает один и тот же результат, а слишком точное следование текстовому запросу без какой-либо свободы обычно приводит к плохому результату. Гибкость настройки того, насколько близко генератор следует запросу, является важной частью настройки.

Текстовый запрос преобразуется в серию кодировок. Каждое кодирование подаётся в модули перекрёстного внимания диффузионного шумоподавителя U-Net (фиолетовые блоки). U-Net демонстрирует, как кодирование текста влияет на пути ключа и значения

❯ Меньше значит лучше

Perfusion основывается на Stable Diffusion с дополнительными механизмами для захвата и одновременного создания нескольких «концепций». В отличие от существующих генераторов изображений, которые изучают концепции изолированно, Perfusion позволяет нескольким персонализированным концепциям сосуществовать в одном изображении с естественным взаимодействием. Эта открывает перед художниками новые возможности для экспериментов и создания уникального визуального контента.

Perfusion может обеспечить более анимационные результаты с лучшим сопоставлением подсказок и меньшей восприимчивостью к фоновым чертам исходного изображения. Для сравнения для каждой концепции прилагаются образцы из обучающего набора, а также сгенерированные изображения, их кондиционирующие тексты с текущих методов Custom-Diffusion, Dreambooth и Textual-Inversion.

Другие генераторы AI изображений тоже могут предлагать варианты тонкой настройки, но их громоздкий размер может быть недостатком. Самые популярные модели T2I, в том числе Stable Diffusion и Dall-E, имеют миллиарды параметров, что означает, что они занимают несколько гигабайт в автономном режиме. Для Perfusion требуется всего 100 КБ пространства, что является впечатляющим достижением по сравнению с Midjourney, для которого требуется более 2 гигабайт хранилища. Сверхэффективный размер позволяет просто обновлять те части, которые нужны, по сравнению с методами, которые обновляют всю модель.

Для справки: LoRA — это популярный метод точной настройки, используемый в Stable Diffusion. Он может добавить к приложению от десятков мегабайт до более одного гигабайта. Другой метод, Textual-Inversion, легче, но менее точен. Модель, обученная с помощью Dreambooth, самого точного метода на данный момент, весит более 2 ГБ.

Эффективно блокировать концепции и уменьшать размер модели удаётся с помощью метода, называемого редактированием модели ранга-1. В современных моделях преобразования текста в изображение, основанных на Custom-Diffusion всегда есть текстовая подсказка, которая закодирована для извлечения соответствующей информации. Эта информация так или иначе добавляется, обычно через механизм перекрестного внимания к процессу генерации изображений, который является итеративным процессом. Редактирование ранга-1 контролирует то, что появляется в конечном изображении.

Качество изображения, создаваемое моделью Perfusion, примерно такое же, как у Stable Diffusion v1.5. С точки зрения эффективности, благодаря лёгкому объёму, эффективность модели Perfusion находится в «первом эшелоне» в отрасли.

Это всё ещё не идеально, но это большой шаг вперёд для моделей преобразования текста в изображение с полным контролем над генерацией. Здесь модель ещё борется с сохранением идентичности объекта, который ему отправляется. Объекта, который является «суперкатегорией», что иногда приводит к чрезмерному обобщению, поскольку некоторые суперкатегории слишком широки и включают много разных объектов или специфических стилей, которые не обязательно нужны. Объединение концепций пока ещё требует большого количества оперативной инженерной работы, что является ещё одной причиной научиться делать текстовые запросы лучше.

❯ Новый игрок

Инновации в Perfusion пользователям делиться своими персонализированными концепциями в виде небольших дополнительных файлов, избегая необходимости делиться громоздкими контрольными точками модели. Это также делает персонализацию моделей менее затратной, открывая больше возможностей для большего количества людей.

С точки зрения распространения, модели, адаптированные для конкретных организаций, легче распространять или развёртывать на периферии. По мере того, как практика преобразования текста в изображение становится всё более популярной, возможность добиться такого значительного уменьшения размера без ущерба для функциональности будет иметь первостепенное значение.

Однако важно отметить, что Perfusion в первую очередь обеспечивает персонализацию модели, а не саму полную генеративную способность. Несмотря на то, что этот метод многообещающий, он имеет некоторые ограничения. Авторы отмечают, что критический выбор во время обучения может иногда чрезмерно обобщать концепцию. По-прежнему необходимы дополнительные исследования, чтобы легко объединить несколько персонализированных идей в одном изображении.

Nvidia сообщила о планах выпустить код в будущем, что позволит более широко изучить и понять потенциал этой компактной нейронной сети. Хотя код Perfusion пока недоступен, заявленный авторами план подразумевает, что эта эффективная персонализированная система искусственного интеллекта может со временем попасть в руки разработчиков, отраслей и создателей.

Это исследование согласуется с растущим вниманием Nvidia к ИИ. По мере роста спроса на технологии искусственного интеллекта Nvidia стратегически позиционирует себя как доминирующего игрока в этой области. Акции компании выросли более чем на 230% в 2023-м году, поскольку её графические процессоры продолжают доминировать в моделях обучения ИИ. Учитывая, что такие компании как Google, Microsoft и Baidu, вкладывают миллиарды в генеративный ИИ, инновационная модель Perfusion от Nvidia может дать ей преимущество.

Помимо Perfusion, Nvidia также разработала Omniverse Audio2Face, инструмент, который позволяет создавать 3D-анимации из аудио. Кроме того, с начала года стало известно, что компания разрабатывает драйверы на основе ИИ для оптимизации производительности своих видеокарт.

Более подробная информация о Perfusion представлена на выставке SIGGRAPH 2023.

Больше интересных статей в нашем блоге на Хабре. Недорогие сервера для ваших проектов — здесь.

Мы привыкли, что интернет есть везде: в городском парке, в деревне и поездке. Многим постоянное подключение необходимо, так как является частью работы, а иногда и жизни. Но не всё так просто даже в наш высокотехнологичный век. Где-нибудь далеко за городом, в районах со сложным ландшафтом или вдали от цивилизации доступа к интернету обычными способами не будет. В этих случаях проблему решит только спутниковая связь, без вариантов.

Спутники дают не только устойчивый коннект, но и относительно высокую скорость передачи данных, вне зависимости от ландшафта, удалённости от крупных населённых пунктов, погоды и т. д.

Путь приёма-передачи, естественно, длиннее. В цепочку маршрутизации туда и обратно добавляется космический хаб. Отсюда больше задержка (пинг).

Для спутникового интернета используются аппараты двух типов: геостационарные (GEO) и спутники на низкой околоземной орбите (LEO). (спутники MEO предназначены для решения навигационных задач). Между ними существует значительный разрыв в производительности. Спутники на низкой околоземной орбите расположены значительно ближе к поверхности планеты, чем геостационарные. Поскольку данные проходят меньший путь, обеспечивается более высокая скорость и меньшая задержка.

Два крупных мировых провайдера спутникового интернета — Viasat и HughesNet — используют геостационарные спутники. Starlink и все новые операторы запускают спутники на низкой околоземной орбите.

Преимущества спутникового интернета:

• Доступен практически везде

Недостатки:

• Цены на оборудование в несколько раз выше

• Скорость обычно ниже

• Задержки в приёме/передаче сигнала

• Ограничения по объёму данных

• Перебои связи при плохой погоде

Достаточно ли быстр спутниковый интернет, допустим, для потокового вещания Netflix? Да, на хорошем тарифе от Starlink можно смотреть кино в HD.

Спутниковый интернет в РФ

Поскольку в РФ действуют «Правила использования на территории Российской Федерации спутниковых сетей связи, находящихся под юрисдикцией иностранных государств», утверждённые постановлением правительства от 14 ноября 2014 г. № 1194 и дополненные его же постановлением от 21.02.2019 № 175 (на Хабре писали об этом), иностранные спутниковые операторы должны доказать, что система спутниковой связи не носит разведывательного характера и не может нанести ущерб интересам граждан и страны, а также получить специальное разрешение на диапазон частот. И это не всё.

Оператор связи, использующий иностранную спутниковую систему, обязан сформировать её российский сегмент и обеспечить управление им с территории РФ. Потребуется пропускать весь трафик через российскую станцию сопряжения. На данный момент в РФ услуги зарубежных провайдеров спутникового интернета не доступны.

Хотя именно в РФ спутниковый интернет должен быть очень востребован. Тысячи и тысячи километров не имеют не то что связи, а даже приличных дорог. Впрочем, провайдеры спутникового интернета в РФ есть. Хотя возможности у них достаточно скромные.

AltegroSky — крупный провайдер, самый известный, имеет широкую зону вещания, партнёры — Татнефть, Газпромнефть, Роснефть, Лукойл, Росбанк и т.д. Работает со спутниками Экспресс АМ5, Экспресс АМ33, Экспресс АМУ1, Экспресс АМ8, Ямал 401, Ямал 402, Ямал 601, Ямал 300К, KA-SAT, NSS12, Eutelsat 172B. Основные пользователи услуг – юрлица, но есть и тарифы для физлиц. Цены стартуют от 3050 в месяц, оборудование обойдётся от 26 тыс. По минимальному тарифу доступно 800 МБ в сутки.

У провайдера Eutelsat Networks собственная дилерская сеть: это «Триколор ТВ», «НТВ-Плюс», «Связь Нефтегаз Сервис». Группировка спутников Eutelsat 36C (Экспресс-АМУ1) обеспечивает покрытие западно-европейской и западно-сибирской части РФ. Дальний Восток «курит бамбук».

Оборудование можно приобрести у дилеров, например, за 1530 тыс.

Цены разные. Например, у «Триколора» они стартуют с 2690 в месяц. Максимальная скорость приёма/передачи 10/5 Мбит/с. При достижении объёма трафика 15 ГБ устанавливается пошаговое динамическое ограничение максимальной скорости, в зависимости от загруженности сетей.

KiteNet предоставляет услуги широкополосного доступа в Ka-диапазоне через Эспресс-АМУ1, Ямал-601 и Эспресс-АМ5. Применение Ka-диапазона позволяет повысить скорости приёма (40 Мбит/с) и передачи (до 10 Мбит/с).

Есть бесплатный тестовый тариф. Самый дешёвый платный — «Лайт-1», обойдётся в 1300 в месяц. Он включает трафик 390 МБ в сутки или 11 ГБ в месяц. Цены на оборудование стартуют от 30 тыс. Доступны спутники Ямал-402, Ямал-601, Экспресс-AMУ1, Экспресс AM-5.

«СтарБлайзер» – российский оператор связи, работающий с 2008 года. Покрытие по всей территории РФ на базе спутников Экспресс АМ5, Экспресс АМ7 и Ямал 401.

Стоимость тарифа «Трафик 2» — 1250 в месяц. За эти деньги доступны 2 ГБ со скоростью до 12000 Кбит/с. Цена оборудования — от 15 тыс.

Есть и совсем недорогие тарифы. Интернет-оператор «Стриж», например, предлагает тариф «Уютный» всего за 900, а оборудование — от 2290 (восстановленный абонентский комплект). У SenSat тариф «По трафику» обойдётся от 670 в месяц, с включёнными 2 ГБ данных. Правда, клиентское оборудование дороговато: от 41 888.

Спутники разные, задачи — одни

Российские спутники и спутники группировки Starlink — принципиально разные. Российские работают на геостационарной орбите, по концепции они ближе а аппаратам Viasat и HughesNet.

Спутник Ямал-401 массой 3270 кг производят в ОАО «Информационные спутниковые системы», а запускают с помощью носителей «Протон-М» с РБ «Бриз-М» на геостационарную орбиту в орбитальную позицию 90°в.д. Он выделяет до 11 кВт для питания полезной нагрузки, позволяя работать в сети со скоростью максимум 10 Мбит/с на приём и 1 Мбит/с на передачу.

На «Ямал-401» установлены 53 транспондера C- и Ku-диапазонов: 17 транспондеров C-диапазона по 72 МГц, а также 18 транспондеров по 36 МГц и 18 по 72 МГц Ku-диапазона.

Антенны КА «Ямал-401» создают три луча. Контуры луча С-диапазона повторяют границы России (17 транспондеров по 72 МГц). Северный луч покрывает видимую часть территории России и сопредельных стран (18 транспондеров по 72 МГц, Ku-диапазона). Российский луч (18 транспондеров по 36 МГц, Ku-диапазона) охватывает видимую часть территории России.

(Транспондер — набор устройств, которые принимают сигналы с Земли, преобразуют их и перенаправляют обратно. C-диапазон включает частоты от 4 до 8 ГГц, длина волн от 7,5 до 3,75 см, Ku-диапазон — частоты от 12 до 18 ГГц, длины волн от 2,5 до 1,67 см.)

На фото внизу: зона охвата российского луча и северного луча.

Для сравнения, бльшая часть спутников Starlink находится на орбитах от 500 до 540 км с наклонением в 53°. Низкая орбита позволяет уменьшить задержку сигнала но для покрытия значительной территории требуется большое количество аппаратов (угол в 5° критически важен для приёма сигнала).

На спутнике Starlink шесть антенн. Из них две параболические, работающие в Ка-диапазоне (от 26,5 до 40 ГГц, длины волн от 1,13 до 0,75 см), с электромеханическим приводом, и четыре плоские антенны с фазированной решёткой для Ku диапазона. Вес антенн аппарата составляет примерно 60 кг при размере 8080 см. Вес спутника около 260 кг. Доступная (оценочная) мощность — до 6 кВт.

Новая версия спутника v1.5 обеспечивает даже лазерную связь. Из-за этого аппараты прибавили в весе по 35 кг. Это расширит возможности группировки, поскольку позволит наладить взаимную связь между спутниками, ускорив и оптимизировав всю сеть и улучшить возможности для связи с Землёй.

«Сфера»

В России в 2024 году запланирована реализация программы «Сфера», в рамках которой будут расширены возможности спутникового интернета.

В прошлом году на проект выделено 14 млрд, в нынешнем и следующем планируется освоить по 36 млрд, на 2025 г заложено 8,5 млрд.

Планируется создать многоспутниковую систему передачи данных «Марафон IoT», на базе которой планируется реализовать мобильные сервисы «интернета вещей», решать задачи для авиации.

Группировка «Марафон IoT/M2M» из 264 космических аппаратов должна охватить всю планету. Аппараты будут позиционированы в 12 орбитальных плоскостях на высоте 750 км (LEO). Интересно, что специально для этого создаётся новое производство с поточной линией для сборки и испытаний спутников. Прототипы аппаратов обещают сделать уже в 2024 году. Время работы спутников ограничится 4-5 годами, после чего они будут выводиться с орбиты. Обновление группировки запланировано на 2028-30 г.

Также в рамках проекта будут запущены два аппарата «Ямал» (для связи и телевещания) на орбиту в 36000(GEO), семь аппаратов «Экспресс» ГПКС для цифрового ТВ-вещания и 4 «Экспресс-РВ» — на высокую эллиптическую орбиту 39000/1000 км. Спутники «Экспресс-РВ» предназначены для оказания услуг связи и интернета в районах северных широт выше 80-й параллели, в Арктике и Полярном бассейне. Геостационарные системы для этого не подходят.

Ещё одна многоспутниковая система «Скиф», в составе проекта «Сфера» будет предоставлять широкополосный доступ в интернет. В состав «Скифа» планируется включить 12 спутников, размещённых на орбите в 8070 км. Уже выведен на орбиту первый прототип для отработки технических решений по программе «Сфера» — «Скиф-Д»

Starlink и прочие

Starlink: за $90-120 в месяц вы получаете скорость загрузки 25-100 Мбит/с, скорость отправки 5-10 Мбит/с и задержку 25-50 мс на стандартных тарифных планах. На тарифе Priority скорость составляет 40-220 Мбит/с на приём и 8-25 Мбит/с на передачу.

Viasat дороже стандартных тарифов Starlink: около $150 в месяц за максимальную скорость 100 Мбит/с.

У HughesNet только одна скорость 25 Мбит/с, зато самые доступные тарифы: от $45 в первые шесть месяцев. Помимо расходов на ежемесячный тариф, нужно учитывать ограничения скорости, затраты на оборудование и обязательства длительного контракта.

Viasat и HughesNet ограничивают ежемесячное использование высокоскоростных данных. Возможно, придётся платить за дополнительные гигабайты, чтобы избежать ограничения скорости.
С помощью HughesNet и Viasat можно арендовать оборудование примерно за ту же сумму, что стоит аренда модема у кабельной компании.

Контракты: Viasat и HughesNet требуют длительных контрактов (24 месяца), в то время как у Starlink нет никаких контрактов.

Что касается первоначальных затрат, для подключения к Starlink Internet нужно купить оборудование минимум за $600 и установить тарелку самостоятельно. Если хотите клиентское устройство премиум-класса, которое работает при очень низких температурах и штормовом ветре в открытом море, требуется аванс в размере $2500.

Впрочем, относительно высокие тарифы и дорогое клиентское оборудование пока никак не сдерживают развитие компании. Проект SpaceX преодолел рубеж в 4000 спутников, включая тестовые, прототипы и выведенные из эксплуатации.

Группировка настолько плотная, что спутникам Starlink приходится примерно 4160 раз в месяц маневрировать на орбите, чтобы не столкнуться с другими спутниками и космическим мусором от российского спутника, разрушенного в ноябре 2021 года в рамках военных испытаний РФ (этим мусором вызвано 5,2% всех манёвров Starlink).

Прогноз роста количества манёвров спутников Starlink

На очереди – модернизированные мини-спутники Starlink V2, которые станут промежуточным этапом к созданию крупной космической платформы, которую SpaceX планирует развернуть с помощью ракеты Starship нового поколения. Грузоподъёмность Starship почти в 10 раз превышает грузоподъёмность Falcon 9.

«Спутники V2 немного меньше, поэтому мы называем их спутниками «V2 Mini», — отмечают в SpaceX. — Но пусть название не вводит вас в заблуждение, у мини-спутника V2 в четыре раза больше возможностей для обслуживания пользователей по сравнению с его более ранними аналогами».

Starlink V2 будут способны передавать сигналы непосредственно на сотовые телефоны, что является шагом вперёд в обеспечении связи. Спутники оснащены более мощными фазированными антенными решётками и используют E-диапазон (от 60 ГГц до 90 ГГц) для обратной транспортировки сигнала.

Спутники Starlink V2 также оснащены электрической силовой установкой на аргоновом топливе для маневрирования на орбите. Она в 2,4 раза превосходит тягу двигателей первого поколения Starlink, работающих на криптоне.

Для приёма сигнала на Земле кроме обычных параболических антенн предлагаются также плоские антенны с расширенной зоной обзора для закрепления на крыше автомобиля ($2500).

Amazon Kuiper: на старте

Amazon также участвует в гонке за спутниковым интернетом. Компания планирует создать собственную группировку из 3236 низкоорбитальных спутников (LEO), предложив быстрый и доступный широкополосный доступ для малообеспеченного населения.

На сегодняшний день заключены соглашения о 83 запусках с тремя коммерческими операторами: Arianespace, Blue Origin и United Launch Alliance (ULA). И пока у Amazon Kuiper достаточно мощностей для запуска в космос всех 3236 спутников. После создания группировки планируется предлагать интернет со скоростями до 400 Мбит/с и низкой задержкой по доступной цене. Система Kuiper включает в себя три ключевых элемента: спутники LEO; небольшие клиентские терминалы и наземная сеть связи.

Чтобы снизить затраты на производство клиентского оборудования, инженеры Amazon снизили вес и размеры терминала. Вместо того, чтобы размещать приёмную и передающую антенны рядом друг с другом, как это обычно делается, специалисты компании уменьшили антенные элементы и наложили их друг на друга. В результате получилась одноапертурная фазированная антенная решётка диаметром 12 дюймов, примерно в три раза меньше и значительно легче и проще в монтаже, чем традиционные конструкции антенн.

В Amazon утверждают, что антенна прошла тесты на скорость и задержку — она обеспечивает максимальную пропускную способность до 400 Мбит/с и потоковую передачу видео 4K-качества с геостационарного спутника (GEO), который расположен на высоте примерно в 50 раз дальше от Земли, чем спутники Project Kuiper.

Клиентские терминалы Project Kuiper оснащены разработанным Amazon чипом Prometheus. Он сочетает вычислительную мощность модемного чипа 5G, используемого в современных смартфонах, возможности базовой станции сотовой связи обрабатывать трафик от тысяч клиентов одновременно и способность поддерживать двухточечную микроволновую связь. Prometheus будет использоваться в спутниках Project Kuiper и антеннах наземных шлюзов, что позволит системе обрабатывать трафик до 1 терабит в секунду на борту каждого спутника.

OneWeb: возрождение после банкротства

OneWeb — ещё один оператор спутникового интернета, который активно развивает сеть. Компания выстраивает группировку из 648 спутников (LEO) в 12 тщательно синхронизированных орбитальных плоскостях на орбите (до 1200 км) и также планирует обеспечить глобальное покрытие планеты сетью связи, начав с наиболее отдалённых от цивилизации районов. Сейчас на орбите уже 578 космических аппаратов, каждый из которых будет обеспечивать интернет-соединение на площади около 5,5 млн км.

Компания OneWeb создана в 2012 году Грегори Уайлером. После банкротства и перерегистрации получила инвестиции от Virgin, Qualcomm, SoftBank, Airbus Group и других на сумму $3,4 млрд.

Со спутниками, которые уже запущены, компания может оказывать полноценные услуги интернет-связи на территории Великобритании, Канады, Аляски, Северной Европы, Гренландии, Исландии, континентальной части США, в морях Северного Ледовитого океана и Южной Атлантики. Среди дистрибьюторов OneWeb — ROCK Networks, AST Group, PDI, Alaska Communications и др. В марте 2023 года OneWeb запустила 36 спутников, которые обеспечили глобальное покрытие.

Существуют планы расширения зоны действия спутниковой сети спутниковой группировки на другие районы мира. OneWeb и NOW Communications (фирма с инвестициями в телекоммуникации на Филиппинах) заключили партнёрское соглашение для обеспечения доступа к спутниковому интернету предприятий и правительственных компаний на территории архипелага.

Дело в том, что OneWeb не продаёт спутниковый интернет напрямую потребителям; вместо этого компания развивает партнёрские отношения с операторами связи, провайдерами широкополосного доступа и другими организациями, которые и реализуют интернет-услуги гражданам и предприятиям.

Будущее на пороге

Все спутниковые системы связи могут устареть, если будет доработана и внедрена устойчивая и надёжная лазерная спутниковая связь, которая полностью заменит радиопередатчики. Заодно, исчезнет потребность в тысячах километров подводных кабелей. Учёные из технологического университета Цюриха и их партнёры в рамках проекта Horizon 2020 продемонстрировали способность лазерной аппаратуры передавать устойчивый сигнал на дальние расстояния. Связь была установлена между горным пиком Юнгфрау и Циммервальдом (близ Берна) в Швейцарии.

Расстояние составило 53 км. Оказалось, что несмотря на воздушную турбулентность и оптические помехи можно передавать до десятков терабит в секунду.

«Для оптической передачи данных наш тестовый участок между высокогорной исследовательской станцией на Юнгфрау и Циммервальдской обсерваторией в Бернском университете намного сложнее, чем между спутником и наземной станцией», — рассказал Янник Хорст, ведущий автор исследования и научный сотрудник Института электромагнитных полей технологического университета Цюриха. Это значит, что результаты эксперимента вполне применимы для настоящей спутниковой связи.

А есть ли в РФ инновации?

Пишут, что имеются. Компания «Заслон» разработала спутниковый терминал «Сапфир», на базе плоской антенной решётки. Он предназначен для широкополосного доступа в интернет посредством спутниковой связи, осуществляемой в Ku-диапазоне. Связь обеспечивается со спутниками на геостационарной орбите. Вес аппарата от 40 до 70 кг.

По словам разработчиков, терминал обеспечивает высокую скорость передачи данных и пригоден как для установки на стационарных объектах, так и на подвижных, как поезда, автомобили и корабли. Поддерживается скорость до 300 км/ч.

Больше никакой информации о разработке нет. Но на сайте компании имеются изображения некоторых других изделий. Например, вот этого (сувенирный мангал):

Таким образом, развитие технологий спутникового интернета продолжается и в зарубежных странах, и в РФ.

Больше интересных статей в нашем блоге на Хабре. Недорогие сервера для ваших проектов — здесь.

В 2020 году только ленивый не пинал компанию Intel за то, что Apple в итоге отказалась от их услуг и начала разработку собственного процессора M1. Тогда это называли крушением компании — и вполне обоснованно.

Но теперь, спустя три года, можно с уверенностью сказать: американский технологический гигант не достиг дна с уходом Apple, а только продолжает исследовать глубины собственного падения. Ведь из статуса гегемона, компании, которая определяет вектор технологического развития человечества, Intel превратилась в компанию-производителя, которая с трудом отбивается от конкурентов, теряет рынки и направления, а в сферах, что стали центральными — вовсе имеет роль догоняющего. Но в какой момент что-то пошло не так? И что сгубило гордого американского гиганта, который насаждал свою волю и видение будущего на протяжении двух десятилетий?

❯ Величественный старт 2010-х

Можно много рассуждать о том, что привело Intel к текущей ситуации, когда компания закрывает все побочные направления и с огромным трудом пытается запрыгнуть в вагон GPU, но падение компании началось задолго до выхода M1. Речь идет о растрате кредита доверия к Intel, который компания заработала в 90-х и 00-х годах, и довела его до максимума к моменту запуска процессоров линейки Intel Core.

Одним из лучших процессоров компании начала прошлого десятилетия были вполне доступные i5-3570k, а расширенные потребности закрывались старшей версией i7-3770k. Четыре ядра, восемь потоков, внушительные 3,4 ГГц на ядро в стоке, до 3,8 ГГц для однопоточного режима CPU-0. Кроме этого процессор имел тепловыделение всего в 77 Вт, был неприхотлив к питанию, типу памяти и имел встроенную графику Intel HD Graphics 4000, что делало его универсальным CPU как для геймерских, так и для офисных сетапов. После компания выпускает не менее «матерый» i7-4770k, который оставался актуальным для многих конфигураций, а для энтузиастов компания предложила флагманскую модель под кодом i7-4790k.

Последний процессор стал вовсе легендой и даже при наличии всего четырех ядер, он оставался актуальным вплоть до конца десятилетия, хотя вышел в первой половине 2014 года, имел 22 нм литографию и TDP на уровне 88 Вт. Но так как многопоточность все еще не была реализована так широко, как сейчас, менять этот процессор на новинки никто не спешил, как с выходом пятого, так и шестого седьмого и даже восьмого поколения процессоров Intel годами позже.

Собственно, скорее всего успешность и долгожительство упомянутых процессоров и привело к тому, что технологические проблемы Intel, с которыми компания столкнулась в середине и конце десятилетия, стали столь очевидны. Никто не покупал новые процессоры компании, ведь зачем менять отлично работающий холодный i5-3570 или мощный i7-4790k на что-то новое, дорогое и при этом не сильно отличающееся от предыдущих моделей? Очень ярко ситуацию с тем, что Intel сделали слишком удачные процессоры для потребительской экономики, показал релиз пятого поколения архитектуры Broadwell-С с шагом литографии в 14 нм. Это должно было быть прорывом, а стало тем, чем стало. Поэтому конкретно о пятом поколении мы расскажем подробно.

❯ Intel Core 5-го поколения

Релиз 5-го поколения процессоров после чрезвычайно успешных 2, 3 и 4 поколений, изменил восприятие менеджмента Intel на собственный бизнес. Новинки с новым шагом литографии, на новой архитектуре, мощные, ориентированные на два приоритетных для Intel рынка — ноутбуки и серверы.

Не секрет, что Intel в те годы безраздельно властвовала в серверном Enterprise-сегменте, впрочем, этот рынок сохраняется за компанией и сейчас, хоть и не в таких объемах. Итак, релиз состоял из 15 процессоров нового поколения, где всего 5 изделий имеют разъем LGA 1150 для самостоятельной сборки. Три из которых — серверные Xeon.

Подобный подход говорит об одном — Intel делало презентацию для бизнеса, пыталось ориентироваться на OEM и хотело еще больше замкнуть и так подмятый под себя рынок. Однако, по всей видимости, в компании не учли, что наибольшее внимание в медиа-пространстве к презентациям новых серий проявляют частные энтузиасты и потребители, а не компании и бизнесы.

Да, Intel применяла стратегию «Tick-Tock» в выпуске своих процессоров, которая предусматривала обновление процессорной микроархитектуры и техпроцесса производства каждые два года.

Однако эти два аспекта были сдвинуты относительно друг друга на год: сначала происходило обновление техпроцесса, затем через год — обновление микроархитектуры, после чего через следующий год вновь обновлялся техпроцесс и так далее. Выход пятого поколения как раз пришелся на «Tick», но презентация новой архитектуры от Intel была настолько плоха, что всю пятую серию можно назвать катастрофой: даже фанбой Intel спустя годы не назовет вам ни одного процессора из таблицы выше. Intel ошиблась во всем: в упоре на мобильные процессоры, в упоре на «маленькие» серверные Xeon, но оснащенные всего 4 ядрами. О BGA-версиях и говорить нечего — это решение неинтересно публике. При этом мало кого интересовало, что это «Tick», а все самое вкусное будет потом.

Недоумение публики в тот момент можно было понять: зачем вы показываете нам четырёхъядерные Xeon и мобильные процессоры? Но самый главный вопрос к Intel появился, когда процессоры попали в руки энтузиастов и они провели сравнительные тесты. Понятное дело, новенький малыш Xeon E3-1285 V4 просто физически не может тягаться с хитом Xeon E5-2697 V3 (который, кстати, до сих пор активно используется в серверах и дата-центрах, настолько удачный процессор), так что за сравнительный эталон был взят потребительский флагман прошлого поколения со схожими характеристиками, но на 22 нм. Речь о том самом i7-4790k, с которым в тот момент и сравнивались все новые процессоры пятого и даже шестого поколения.

Результаты оказались не просто сомнительными, это был фактический разнос Intel, ведь единственное оправдание бедности презентации — первый такт цикла перехода на новую архитектуру, не показал преимуществ Broadwell-С перед Haswell. Потребительский процессор предыдущего поколения разносил все доступные энтузиастам новинки Intel, а флагманский Xeon E3-1285 V4 оказался, по сути, просто копией этого процессора по всем параметрам. У ребят из ixbt есть большой обзор пятой серии, где они как раз проводят огромное число тестов, сравнивая новинки с i7-4790k. Мы же приведем только самые основные результаты.

Уже по таблице выше видно, что по многим ключевым параметрам представленные процессоры пятого поколения уступали старшему товарищу. Но все становится еще печальнее, если посмотреть на результаты различных тестов.

Именно презентацию пятого поколения можно считать моментом, когда в Intel сосредоточились на маркетинге вместо производства. Все эти нанометры+++, цифры, красивые графики, в которых новые процессоры на 5% быстрее и на 8% эффективнее предыдущих моделей (а после возвращения в конкурентную борьбу AMD с их Ryzen и ZEN — еще и сравнение с конкурентами) появились после провала пятого поколения. В Intel поняли, что потребителю теперь недостаточно давать просто новые цифры и названия — нужно правильно преподнести информацию, скрыть проблемы, выдвинуть вперед успехи. Ну и самое важное — из главных презентаций пропали или отошли на второй план новые Xeon, а публике стали активно демонстрироваться новые процессоры для ПК. Мы же сосредоточились именно на пятом поколении, потому что это был один из самых жестких провалов Intel за последние десять лет. К сожалению, провал этот был далеко не последним.

❯ Последующие циклы, поколения, проблема сокетов

Основная проблема Intel, да и современных AMD — желание показывать что-то новое раз в год-полтора. Хотя реальный цикл разработки составляет 3+ года, если говорить о каких-то значимых результатах и улучшениях, современные производители не могут позволить себе подобной роскоши. Подлили масла в огонь и производители смартфонов и видеокарт, которые стали выпускать новинки буквально каждый год. Но с процессорами — все сложнее.

Если о пятом поколении Intel никто толком и не знает, а те, кто знают — стараются не вспоминать, то шестое хорошо знакомо потребителям. Процессоры i7-6700 и i7-6900k стали хитами, а для совсем безумцев предлагался i7-6950X (X от eXtreme edition) с совершенно чудовищным на то время TDP в 140 Вт, но десятью двухпоточными ядрами и поддержкой четырехканальной памяти. Туда же можно вписать огромный кэш, базовую частоту на ядро в 3,0 ГГц или 4,0 ГГц в однопоточном режиме, и фантастически низкий термопакет в 67 градусов Цельсия. Стоит он, правда, как серверный Xeon, которым, по сути, и является: рекомендованная отпускная цена на сайте Intel сейчас указана в размере $1723.

Intel, казалось, сделала выводы из своих ошибок и дала публике то, что она хотела: хорошие процессоры на любой кошелек, уверенные характеристики, новый нанометраж и так далее. Но тут компания опять оступается: из-за нежелания обеспечивать обратную совместимость или просто потому что хотелось заработать еще и на материнских платах, каждое новое поколение выходит под новый сокет.

Чехарда с сокетами — вторая фатальная ошибка Intel после того, как они посмели подумать, что публика всеядна и можно показывать ей, что угодно, а она купит. Ведь это же процессоры Intel!

Компания и раньше заигрывала с сокетом и постоянно принуждала потребителей покупать новые материнские платы. Но когда стоимость флагманского процессора приблизилась и уверенно перевалила за 1000$ — принуждение к переходу на новый сокет выглядело не очень хорошо. Не слишком рады были и рядовые потребители, которым для новых i5 приходилось покупать и новые материнские платы. Раздражала публику и путаница.

В период с 2008 по 2020 год Intel выпустила 11 видов сокетов для своих процессоров, то есть почти по сокету каждый год. А нумерация у них оказалась и вовсе легендарной. Так, многим знакомый LGA1366, на который сажались процессоры 35xx, 36xx, 55xx, 56xx серий, вышел в 2008 году, а LGA1155 — в 2011. Сразу рядом с ним, в том же 2011 году выходит LGA2011 как замена LGA1366.

Где-то между ними потерялся LGA1156 с интегрированным двуканальным контроллером памяти и без соединения QuickPath. Ему на замену внезапно пришел LGA1155, что, как бы, для потребителя не логично. В 2012 году выходит LGA1356, который позиционировался как замена старому LGA1366. В 2013 году на голову потребителя вываливается LGA1150, который заменял LGA1155, а в 2014 выпускают LGA2011-3. Тут уже без сюрпризов — он заменил LGA2011.

В 2015 году в офисе Intel стало поспокойнее, возможно, в отделе, который отвечает за нейминг сокетов, наконец-то открыли окно и пустили свежего воздуха, так что LGA1150 решено было заменить сокетом LGA1151. В 2017 году инженеры маркетологи Intel «порадовали» публику LGA1151 v2, который предсказуемо заменил LGA1151.

Но в тот же год форточка, видимо, захлопнулась и в маркетинговом угаре Intel выпускает новенький сокет LGA2066, который заменяет LGA2011-3. Потом — три года тишины, возможно, ключ от кабинета потеряли, но в 2020 году назрела необходимость в новом сокете и на свет появляется LGA1200, который является наследником и модификацией LGA1151.

Чувствуете, как закипает кровь, пока читаешь четыре абзаца выше? Фанаты и потребители Intel жили в этом аду десять лет, путаясь, гугля и опасаясь, что купят неправильную материнскую плату. Логика в действиях Intel появляется, если проследить вторые, кодовые названия сокетов с буквенными индексами B, H и R. Например, LGA1151 и LGA1200 — это Socket H4 и Socket H5. LGA2011, LGA2011-3 и LGA2066 — Socket R, R3 и R4 (где потеряли R2, непонятно). Вот только Intel никак этот кодовый нейминг не продвигала, активно выпячивая в названии сокета количество пинов, и активно меняя место ключа корпуса процессора, чтобы исключить обратную совместимость процессоров даже в рамках одной линейки сокетов.

❯ Камбэк AMD, проблема нанометров, заниженный TDP, завышенные частоты

В обозримом прошлом — то есть в последние 5-6 лет, наибольший ущерб Intel нанесли сразу три вещи. Первое — триумфальное возвращение AMD в большую гонку потребительских процессоров со своей архитектурой ZEN. Второе — производственные проблемы Intel и задержка техпроцесса 10 нм, из-за которого Intel пришлось оправдываться перед публикой и вводить индексы +++ к своему 14 нм техпроцессу. Третье — занижение реального TDP процессоров, особенно — флагманов.

Если о борьбе компании Лизы Су и Intel знает сейчас каждый, как и все слышали про огромный фейл с разработкой техпроцесса 10 нм, то на проблеме TDP и частот стоит остановиться подробнее.

Когда AMD ворвалась на рынок со своими горячими, но мощными Ryzen, Intel встала перед дилеммой: догонять конкурента, повышая плотность литографии и частоту ядер, или остаться в нише «холодных» процессоров? Мы не просто так упоминали термопакет в 67 градусов Цельсия для i7-6950X: такой показатель пиковой температуры говорит о том, что в целом, в рабочем диапазоне, процессор довольно холодный, даже при TDP в 140 Вт. Все было бы намного проще, если бы Intel говорили правду касательно своих новых процессоров начиная с 9 серии (i7-8700 последний массовый топовый десктопный процессор компании с термопакетом ниже 70 градусов Цельсия), но тут, как водится, вмешались маркетологи.

Слайд с презентации AMD, где они пинают всю модельную линейку процессоров Intel того времени

Intel в своей гордыне не могла позволить «красным» показывать более привлекательные цифры, так что, как показалось «синим», они нашли лазейку. Любую цифру можно представить в выгодном свете, так сделали и в компании. В итоге каждый заявленный TDP и энергопотребление процессора в технических характеристиках и на презентациях — это показатель «холостого хода», то есть даже без буста частот ядер. При этом максимальная частота процессора, которой до сих пор кичатся на выступлениях — это скорость ядра в режиме однопотока. Фактическая скорость ядер в многопоточном режиме всегда минимум на 200-300 МГц ниже заявленной максимальной, а тепловыделение в режиме турбо, наоборот, почти вдвое выше.

Конечно, это не является тайной для специалистов, но эти трюки проворачивались именно с потребительскими процессорами для геймеров, которые не всегда разбираются в подобных тонкостях и только знают, что большая частота процессора даст им больше кадров на том же движке Source (CS:GO, Apex Legends) или в Quake. Наиболее показательный пример — крайне популярный i9-9900k, который многие игроки брали ради фантастических 5 ГГц в турбо-режиме, о которых кричали маркетологи компании.

Вот только если обратиться к ресурсу WikiChip, можно найти любопытную таблицу предельных частот на ядро.

В итоге умалчивание производителем реального тепловыделения привело к неожиданному результату: теперь на любой процессор, который можно охлаждать не то что стоковыми радиатором 80 мм, а половиной картофелины, стали покупать монструозные башни Noctua NH-D15 или такие же двойные be quiet! DARK ROCK PRO 4. А совсем сомневающиеся стали массово осваивать водяные системы охлаждения, способные вытянуть огненный Treadripper, вешая их даже не на флагманские модели Intel.

❯ Большая распродажа, неясные перспективы

Последние же четыре года компания Intel активно борется за собственное существование в качестве топового производителя процессоров. AMD наступает на пятки, лагерь «красных» растет от релиза к релизу и доля процессоров Ryzen только растет из года в год. Тут сыграла и ценовая политика AMD, и ощутимый прирост от поколения к поколению, в отличие от ряда провалов Intel (кто помнит 11 поколение из 3,5 процессоров-клонов прошлых продуктов?), и кризис полупроводников во время пандемии. Первой ласточкой того, что Intel больше не гегемон, стала продажа собственного производства твердотельной памяти и накопителей Intel, которое развивалось под технологию Intel Optane. В этот момент монолит корпорации посыпался, а сама компания стала сбрасывать побочные бизнесы, как ящерица сбрасывает хвост.

Последние модели SSD Intel Optane 9 серии, вышли в 3 квартале 2018 года

За последние пять лет Intel продала ряд своих побочных направлений, облажалась с 11 поколением процессоров, отказалась от концепции «холодных» процессоров, чтобы выдержать давление AMD. Надежду дал конгресс США, который вызвался профинансировать строительство нескольких гигафабрик Intel на территории страны, но согласно последним новостям и тут не все гладко — компания переходит на модель аутсорс-производства, отдавая процесс создания своих процессоров TSMC и Samsung, которые чувствуют себя намного увереннее. Кстати говоря, именно по такой модели работает AMD — у компании Лизы Су уже давно нет своих производств, а чипы для них делает TSMC и еще ряд подрядчиков. Но вот что будет производиться Intel в США при таком подходе — менеджмент компании умалчивает.

Попытка же запрыгнуть в GPU-вагон, чтобы побороться за этот растущий кусок пирога, тоже вызывает массу вопросов. Понятно, что у компании не так много экспертизы в этом вопросе, как у NVIDIA или даже AMD, но случившаяся буквально пару недель назад отмена флагманского ускорителя Arc менее чем через год после релиза — тревожный сигнал.

Не все просто с новой литографией. Intel когда-то планировала выйти на 5 нм к 2022 году, но на текущий момент даже нет техпроцесса 7 нм. Литография Intel 7, на которой построено 13-е поколение процессоров Intel, основывается на уплотненном 10 нм техпроцессе. Он надежен, отточен и обеспечивает высокую производительность, но это опять же, попытка выжать все из имеющихся мощностей, как было с техпроцессом 14 нм+++. Также компания уже на несколько лет отстает от ранее заявленных графиков. Все это разворачивается на фоне растущего давления со стороны AMD. «Красные» пока не пробовали гибридный чиплет, как у Intel, и продолжают давить многоядерностью и повышенным кешем моделей X3D, но релиз Ryzen 8000 серии может сильно подкосить Intel. В потребительском сегменте «синие» держатся уже не за счет имени и качества изделий, а, скорее, благодаря демпингу цен, отказу от бесконечной замены сокетов на новые и тому, что в ряде профессиональных приложений процессоры Intel показывают лучшие результаты благодаря исторически сложившейся оптимизации кода. Единственный сектор, где Intel до сих пор твердо стоит на ногах — серверные процессоры. Но и тут AMD тихо подкрадывается со своими продуктами, заставляя менеджеров «синих» нервно вытирать пот во время каждой презентации «красных».

Но в целом, теперь Intel приходится смотреть, что делает основной конкурент. А конкурент предлагает длительный срок обратной совместимости для бюджетных процессоров, поддержку одного сокета на внушительные 4-5 лет, приемлемые цены. Ситуация на рынке, ряд ошибок и собственная гордыня в плане невыполнимых целей, привели Intel к тому, что компания утратила статус технологического гегемона и позволила поднять голову процессорам Ryzen и платформе ZEN.

С другой стороны, наверное и хорошо, что жизнь наказала Intel подобными проблемами, ведь у потребителей опять появилась альтернатива по наиболее низким ценам.

Больше интересных статей в нашем блоге на Хабре.

Почти семь лет назад (13 августа 2015 года) компания Samsung представила первый в мире SSD на 16 ТБ, но после этого бурное развитие как будто застопорилось. Где супердешёвые SSD на десятки терабайт, почему мы их не видим во всех компьютерах вокруг? Неужели до сих пор живы мифы о ненадёжности SSD?

Попробуем разобраться.

❯ Память для межконтинентальных баллистических ракет

Немного истории. Энергонезависимая память была изобретена в прошлом веке специалистом компании American Bosch Arma учёным и пионером в области цифровых компьютеров Вэн Цинг Чоу (Wen Tsing Chow), который создал PROM (программируемую память для чтения) бортовых компьютеров межконтинентальных баллистических ракет Atlas.

Микросхема памяти представляла собой сеть из пересекающихся проводников. В каждом узле находилась непроводящая перемычка — логическая «единица». Прожигая её высоким напряжением, получали «ноль». Данные в такую микросхему добавить можно, а вот стереть нельзя.

Эта архитектура, впоследствии и послужила одним из первых прототипов, впоследствии приведших к изобретению флэш-памяти (её придумал и продемонстрировал в 1984 году разработчик из компании Toshiba Фуджи Мацуока).

❯ Как устроена флэш-память?

Массивы собраны из ячеек (транзисторов) с каналом, управляющим и плавающим затворами и тончайшим слоем диэлектрика. При подаче положительного напряжения (благодаря туннельному эффекту Фаулера-Нордхейма или инжекции горячих электронов (CHE-Channel Hot Electrons)), электроны из канала попадают в плавающий затвор, образуя логическую «единицу». При смене полярности управляющего затвора и подаче напряжения на канал, плавающий затвор разряжается и мы получаем «ноль». Для чтения ячейки необходимо подать на управляющий затвор положительное напряжение. Если плавающий затвор не содержит заряда, то через канал пойдёт ток и наоборот.

В конструкции памяти заложена и главная проблема. Количество циклов перезаписи ограничено. С течением времени слой диэлектрика изнашивается, становится тоньше, накапливает отрицательный заряд. Управляющая микросхема подаёт на такие ячейки бóльшее напряжение — и их износ ускоряется. Постепенно нарастает рассогласование заряда ячеек, что приводит к сбою отдельных блоков или всего устройства. Постоянная миниатюризация архитектуры кристаллов только усложняет задачу разработчиков и сокращает срок службы памяти.

❯ Типы памяти

Сегодня применяются два варианта архитектуры флэш-памяти — NOR (в виде двумерной матрицы) и NAND — трёхмерного массива. Устройство и алгоритм работы NAND сложнее. Кристаллы с архитектурой NOR используются в различных встраиваемых системах повышенной надёжности с небольшим объёмом памяти, NAND применяется во флэш-накопителях.

• Одноуровневая (SLC) — ячейка может включать один бит данных, из-за этого SLC работает быстрее остальных но записывает значительно меньший объём информации.

• Многоуровневая (MLC) — ячейка может содержать два бита данных. MLC отличается низкой ценой и меньшим, чем у SLC сроком эксплуатации, так как требует удвоенного количества циклов чтения-записи.

• Трёхуровневая (TLC) — одна ячейка может хранить три бита информации. Сегодня это наиболее распространённый тип памяти.

• Четырёхуровневая (QLC) хранит до четырёх бит данных и имеет более низкую стоимость, чем трёхуровневая.

• NAND 3D — для того, чтобы увеличить ёмкость памяти, производители разработали многослойные чипы (сейчас они включают уже сотни слоёв).

Для обслуживания памяти в накопители встроены специальные NAND -контроллеры. Они работают с ОС компьютеров через команды TRIM или Deallocate.

❯ Всем нужны терабайты

Как мы уже говорили, семь лет назад был представлен первый твёрдотельный накопитель на 16 ТБ. Сегодня SSD-накопители подбираются к рубежу в 300 ТБ. Для этого количество слоёв в чипах нужно будет удвоить до 400 и больше. Перспективу создания таких SSD к 2026 году анонсировал технический директор компании Pure Storage Алекс Макмаллан, который представил новый тип памяти Direct Flash Module (DFM). Это по сути набор обычных чипов] NAND, но с проприетарным контроллером FlashArray и операционной системы FlashBlade, как можно понять из технического описания.

Намного скромнее планы у более именитых конкурентов. Например, Toshiba собирается довести ёмкость своих SSD до 40 ТБ к этому же 2026 году.

В то же время Seagate рассчитывает с помощью технологии HAMR к 2025 году вывести на рынок HDD ёмкостью в 50 терабайт, а к 2030 – в 100. То есть планы Pure Storage и технология SSD вроде бы значительно перспективнее, чем HDD. Да и совокупная стоимость владения (TCO) для SSD тоже должна постепенно снижаться в ближайшие годы, так что у HDD не останется шансов, если верить техдиру Pure Storage.

Но почему же SSD-накопители большого объёма до сих пор не вытеснили обычные жёсткие диски с рынка?

Всё очень просто. Мы ведь уже говорили о том, что от детских болезней SSD-технологий полностью избавиться пока не удалось. При развёртывании больших систем хранения данных учитывается риск, связанный с возможностью отказа накопителя. При расчётах оказывается, что ставить SSD больше 16 ТБ уже невыгодно из-за этих рисков.

Поэтому твёрдотельные накопители больше используют для хранения «горячих» данных, требующих быстрого доступа. А жёсткие диски сегодня остаются надежным и более выгодным решением для задач записи и хранения большого объёма «холодных» данных, для которых не требуются дорогостоящие, скоростные SSD.

Хотя последняя статистика Backblaze свидетельствует о том, что отказоустойчивость даже недорогих моделей SSD нижнего и среднего ценового сегмента на самом деле не уступает HDD. Возможно, мифы о ненадёжности SSD стоит пересмотреть?

Производители HDD хоть и отмечают снижение спроса на традиционную продукцию но связывают его с неблагоприятной экономической ситуацией и продолжают выпускать новые модели. Компания Seagate представила HDD на 22 ТБ. Он выполнен в традиционном 3,5-дюймовом формате с интерфейсом SATA III. Внутри смонтировано 10 пластин и 20 считывающих головок с рабочей скоростью 7200 об/мин, кэш-памятью 512 МБ и скоростью передачи данных до 285 МБ/с. Диск специально разработан для систем со средней нагрузкой перезаписи до 550 ТБ в год.

Western Digital также продвигает новинку: жёсткий диск с двумя независимыми блоками головок, обеспечивающими вдвое большую производительность.

❯ Забудьте о мифах, они не помогут

Об оптимизации SSD написано множество статей, мануалов, сняты тысячи видео. Но это обилие информации окончательно запутывает обычного пользователя и, что ещё хуже, порождает множество «мифов», которые никак не помогают в работе, а наоборот. Попробуем разобраться, что нужно и что не нужно для оптимизации работы собственного SSD-накопителя. Главное при этом — не переборщить.

Нет особого смысла отключать SysMain. В результате общая производительность системы может снизиться, а объём записи на диск — возрасти (SysMain сжимает и объединяет страницы памяти). Отключение актуально лишь в том случае, если это рекомендуется производителем SSD, при этом может несколько замедлиться запуск программ с диска (данные оттуда не будут заранее подгружаться в RAM), если таковой присутствует в системе.

Отключение дефрагментации не поможет. Система посылает контроллеру SSD команды TRIM или Deallocate, в случае SSD с интерфейсом NVMe (поддерживается, начиная с Win8). Команда сообщает контроллеру накопителя, какие блоки памяти можно удалить. Если отключить дефрагментацию, скорость записи на SSD-накопитель начнёт снижаться. Это делать абсолютно незачем, дефрагментация происходит не настолько часто, чтобы вывести SSD-накопитель из строя.

В стремлении сэкономить ресурс SSD некоторые пользователи отключают файл подкачки или переносят его на HDD. Но зачем тогда нужен SSD, если, в обоих случаях вы теряете в производительности?

Файл подкачки отлично работает с SSD, при этом обеспечивается соотношение чтения к записи примерно 40:1. Кроме этого, отключив файл вы затрудните возможность диагностики критических ошибок. Дамп памяти ядра создать уже не получится.

Отключение гибернации (в стационарных ПК возможен ещё и гибридный сон) не подойдёт для мобильных компьютеров, особенно в случае недоступности розетки и сети 220 вольт. Отключать её стоит лишь в очень слабых ноутбуках или планшетах, так как файл hiberfil.sys занимает 75% оперативной памяти. Немного уменьшить его можно консольной командой:

powercfg -h -size 50

Отключение защиты системы тоже не рекомендуется. Вряд ли вы получите выигрыш от того, что не сможете создать точку восстановления системы и «откатить» её, в случае каких-то форсмажорных обстоятельств. Но, как говорится, хозяин — барин.

Отключение индексирования и поиска на диске, перенос пользовательских папок, папок AppData и ProgramData, переустановка программ, перенос кэша браузера, временных файлов могут, конечно дать некий результат но установленная на SSD система будет работать гораздо быстрее, чем в случае применения некоторых или даже всех, упомянутых выше методов.

Для реального увеличения срока жизни SSD есть смысл проверить, включён ли набор команд TRIM. Это функция ОС, с помощью которой ненужные данные помечаются специальным образом. Поэтому контроллеру не нужно перемещать их, записывая в другие блоки, что существенно уменьшает количество циклов перезаписи.

fsutil behavior query disabledeletenotify

Более достоверную проверку выполняет утилита TRIMCheck от Владимира Пантелеева.

Включить TRIM стандартными средствами:

fsutil behavior set disabledeletenotify NTFS 0

fsutil behavior set disabledeletenotify ReFS 0

Если TRIM включён, но по факту не работает, рекомендуется установить драйвер SATA последней версии.

❯ Выводы

В теории, SSD действительно надёжнее жёстких дисков. Но только в рамках расчётного количества записей. На практике надёжность SSD зависит от целого ряда факторов. Например, от ошибок в прошивке. Известен случай, когда накопители из одной партии с определённой версией прошивки быстро и почти одновременно вышли из строя. Виной тому или слишком интенсивная запись в ячейки или несовместимость при определенных операциях, которые и превращают накопитель в бесполезный хлам. К сожалению, в производстве контроллеров SSD до сих пор слишком много брака.

Наверное, из-за таких проблем SSD до сих пор полностью не захватили рынок, а HDD ещё крутят свои пластинки в наших системниках.

Еще больше новостей и статей в нашем блоге Timeweb Cloud.