За помощью в решении заковыристой проблемы с операционной системой или устройствами, лучше сразу приводить конфигурацию компьютера. Она может дать отвечающим ключ к разгадке проблемы, а вы быстрее получите ответ по существу вместо просьбы привести конфигурацию. А такая просьба неизбежно последует, если только вы не обратились в сообщество телепатов, умеющих определять вашу конфигурацию усилием мысли.

Хорошо, если вы знаете свою конфигурацию назубок. А если нет? Тогда для сбора информации о конфигурации компьютера требуется пара минут и минимум усилий. Ниже я рассакжу о том, как это сделать средствами ОС Windows или сторонними программами, умеющими создавать отчет, который можно опубликовать на форуме.

Сведения о системе (msinfo32)

Как это ни тривиально звучит, но сведения об аппаратной конфигурации компьютера можно собрать, не устанавливая сторонние программы. В состав ОС Windows входит утилита Сведения о системе , которая обладает возможностью экспорта собранных данных в текстовый файл. Запустить программу можно из меню Пуск — Программы — Стандартные — Служебные или из окна Пуск — Выполнить (или поля Поиск в Vista), введя msinfo32 и нажав ОК .

Спустя несколько секунд, программа соберет сведения о системе и ее аппаратной конфигурации. Для экспорта отчета выберите из меню Файл пункт Экспорт , а затем укажите имя файла и папку для сохранения. Отчет готов! Поскольку в него входит различных сведений, файл получается относительно большого размера. Для публикации на форуме его лучше запаковать в архив.

В Windows XP и Vista того же результата можно достичь из командной строки, выполнив команду

Msinfo32 /report "<путь к папке>\config.txt"

Файл с отчетом будет создан в папке, путь к которой вы укажете в приведенной выше команде.

Программы сторонних разработчиков

Существует великое множество бесплатных программ для определения аппаратной конфигурации, и описать их все просто невозможно. Я протестировал несколько, обращая внимание на следующие моменты. Программа должна быть бесплатной, иметь небольшой размер и понятный русский интерфейс, уметь сохранять отчет в виде текстового файла или веб-страницы, а также, по возможности, не требовать установки.

В итоге я остановился на двух, которые подкупили меня простотой интерфейса и минимумом телодвижений, необходимых для составления отчета.

Winaudit

Наряду с аппаратной конфигурацией программа собирает различную информацию об операционной системе и установленных приложениях. Вы можете исключить из отчета второстепенную информацию, нажав кнопку Параметры и установив флажки, как показано на рисунке ниже.

После этого нужно заново нажать кнопку Аудит на панели инструментов для создания отчета. Для сохранения отчета нажмите кнопку Сохранить , и программа предложит на выбор десяток различных форматов. Лучше сохранять отчет в виде веб-страницы (HTML) или текстового файла. При сохранении в виде веб-страницы программа создает три HTML-файла, которые можно запаковать в архив и прикрепить к сообщению в форуме.

System Information for Windows (SIW)

Программа SIW имеет размер около 2.2 Мб, не требует установки (правда, без установщика предлагается только английская версия), обладает продуманным интерфейсом, да и наглядность выводимой ею информации заслуживает очень высокой оценки. В многоязычной версии русский язык интерфейса при необходимости можно задать в окне Tools -> Options . Нас, однако, интересует создание отчета, эта опция есть в меню Файл , как показано на рисунке ниже.

Определение конфигурации компьютера

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Возможности программы - определение процессоров и сопроцессоров фирм Intel AMD Cyrix VIA Centaur IDT Rise Transmeta NexGen UMC IBM Texas Instruments CT IIT ULSI National Semiconductor SiS; - определение тактовой частоты процессора коэффициента умножения и частоты системной шины определение оригинальной без учета разгона частоты процессора типа разъема slot socket и типа упаковки Platform ID процессора определение поддерживаемых процессором возможностей MMX SSE SSE2 SSE3 3DNow 3DNow Extensions и другое...

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНФИГУРАЦИИ КОМПЬЮТЕРА

Цель работы: изучить основные методы и средства для определения конфигурации ПК, получить представление о преимуществах и недостатках различных способов получения информации об аппаратных средствах компьютера

Для выполнения лабораторной работы требуется определить конфигурацию ПК, используя стандартное программное обеспечение и одну из программ тестирования на свой выбор.

Краткие теоретические сведения

Встроенные средства операционной системы Windows

Список устройств, установленных в системе можно получить, используя стандартный менеджер оборудования:

Необходимо последовательно выполнить следующие действия: Пуск  Настройка  Панель управления  Система

Открытое в результате выполненных действий диалоговое окно Система имеет семь вкладок.

1. «Общие» - вкладка предназначена для предоставления данных об установленной операционной системе, об активном пользователе, серийном номере, торговой марки центрального процессора и о количестве установленной оперативной памяти. Эта вкладка также доступна при нажатии комбинации клавиш +.
2. Имя компьютера - отображает имя компьютера, рабочую группу и домен (если они заданы), которым он принадлежит. Вкладка также позволяет изменить данные параметры.
3. «Оборудование» – на вкладке располагаются средства установки оборудования, выбор действий при обнаружении новых устройств (средство «подписывание драйверов»). Для просмотра списка установленного оборудования служит средство «Диспетчер устройств». Мастер предназначен для предоставления данных обо всех установленных устройствах, таких как используемые драйвера, прерывания, адреса памяти, каналы DMA и т.д. и их настройки. Также на данной вкладке находится средство « Профили оборудования », которое позволяет устанавливать и хранить различные конфигурации оборудования.
4. «Дополнительно» – вкладка включает три средства. « Быстродействие» - предназначено для предоставления информации об установленной оперативной памяти, активизации различных режимов, например, 32 разрядной поддержки со стороны файловой системы и т. п. В версии Windows XP данное средство обеспечивает настройку визуальных эффектов для увеличения скорости работы или улучшения внешнего вида интерфейса операционной системы. Кроме того, мастер позволяет настроить размер файла подкачки и оптимизировать работу процессора и оперативной памяти.

Данная вкладка также включает средство настройки «Профили пользователей», таких как параметры рабочего стола, списка доступных программ и т.п. Еще одно средство, доступное из этой вкладки - «Загрузка и восстановление», позволяет просматривать и редактировать список операционных систем и назначать действия при отказе системы.

1. «Автоматическое обновление» позволяет настроить параметры обновления Windows Update.
2. «Удаленное использование» включает средства настройки удаленного доступа к данному ПК для управления и настройки.
3. «Восстановление системы» - вкладка для настройки контроля за изменением системы и возможностью отмены нежелательных изменений.

Для определения моделей и типов подключенных устройств используется закладка «Диспетчер устройств». Имеется два варианта отображения информации об установленных устройствах.

1. Устройства по типам - при указании этого режима установленные устройства разделяются на типы. Опишем некоторые пункты:

Дисковые накопители - в этом пункте отражается количество установленных винчестеров с интерфейсом IDE, а также дисководов для гибких дисков (для операционных систем Windows 98 или Me). Если же используется Windows 2000 или Windows XP в этом пункте отражается название модели установленного жесткого диска.

Контроллеры SCSI и RAID - в этой папке отображены контроллеры, используемые для подключения жестких дисков, сканеров и т. д. Иногда здесь оставляют запись программы виртуальных дисков, например Paragon CD Emulator

Сетевые платы - здесь указана модель сетевой платы. Если имеется подключение к сети Интернет, здесь же будет указан Контроллер удаленного доступа, который в принципе не является реальным устройством.

Системные устройства - здесь указаны все устройства, размещенные на материнской плате, такие как системный динамик, BIOS, CMOS и т.д.. В этом пункте нет информации о модели материнской платы,. Однако имеется некоторая информация о микросхемах, используемых в чипсете.

2. Устройства по подключению - при указании этого режима можно получить ту же информации об установленных устройствах, только последовательность ее отображения будет изменена. В результате, можно узнать, какие устройства подключены к шине PCI или к контроллеру IDE.

Название модели подключенного принтера можно найти, выполнив последовательность Пуск  Настройка  Принтеры.

Некоторую информацию о подключенных джойстиках можно получить в Панели управления, пункт Игровые устройства.

Объем жесткого диска определяется из пункта Свойства контекстного меню жесткого диска (вызывается из окна «Мой компьютер» или Проводника правой кнопкой мыши).

Тактовая частота центрального процессора определяется при включении или перезагрузке ПК в свойствах BIOS.

Программы тестирования внешних производителей

Программы для тестирования компьютера в основном предназначены для проверки стабильности работы как отдельных его компонентов, так и всей системы в целом, а также для оценки производительности и сравнении результатов тестирования с другими компьютерами/компонентами. Также в подобных программах имеются дополнительные возможности для правильной оценки качества работы компьютера в целом или отдельного конкретного его компонента. Это позволяет получить полный отчет о компьютере и/или его отдельных компонентах.

Большая часть существующих тестовых программ являются синтетическими, при этом на реальных задачах (особенно, архивирование данных) компьютер может показывать немного худшие результаты. Иногда очень сложно найти компромисс между реальной производительностью и показателями тестов, поэтому для сравнения с другими результатами используют некоторый усредненный показатель, который позволяет хотя бы относительно судить о скорости работы конкретной системы.

Существует огромное количество разнообразных программ, которые могут быть как универсальными, т. е. предназначенными для тестирования всех систем ПК, так и для работы со строго определенными типами устройств, например, жестким диском или центральным процессором.

Рассмотрим наиболее популярные средства определения конфигурации ПК.

1. Программа Sisoft Sandra

Программное средство анализа и диагностики аппаратных средств ПК фирмы Catalin - Adrian Silasi - SiSoft Sandra Professional скриншот программы на рис.1

SiSoft Sandra (" System Analyser , Diagnostic and Reporting Assistant ") - утилита для сбора информации и диагностики системы, написанная под Win 32" s . Предлагаемая информация о состоянии системы и настройки Plug-and-Play устройств является, по мнению авторов, наиболее полной, т.к. в нее включены не документированные источники информации. SiSoft Sandra - это 32-х разрядное приложение, которое пользуется преимуществом всех усовершенствований, разработанных для операционных систем MS Windows.

Программа предоставляет возможность работы с 4 видами модулей:

Information Modules . - в этом окне имеются модули, при помощи которых можно узнать информацию об установленных устройствах. Например, при выборе информационного модуля Mainboard Information можно узнать модель материнской платы и тип применяемого чипсета, частоту системной шины, тип установленных модулей памяти и многое другое.

Benchmarking Modules - в этом окне содержатся модули, предназначенные для тщательной проверки производительности каждого из установленных устройств, а также для сравнения скорости их работы с эталонными показателями других моделей.

Listing Modules - в этом окне содержатся ссылки на все текстовые файлы, доступные для чтения в обычном режиме, т. е. без дополнительной дешифрации. Это позволяет убедится в загрузке определенных драйверов в память компьютера и т. п.

Testing Modules - в этом окне имеются модули, позволяющие протестировать компьютер по основным параметрам, таким как отсутствие конфликтов каналов DMA, прерываний и т. п.

2. Программа H winfo 32

Hardware Info предназнчена для определения компонентов персонального компьютера: после эталонных тестов на экран будет выведена очень подробная информация о процессоре, материнской плате, винчестере, видеокарте, оперативной памяти, PCI-устройствах, мониторе, аудио- и сетевом контроллере, портах и так далее. Кроме того, HWiNFO снимает показатели интегрированных в систему датчиков, предназначенных для измерения температуры процессора, скорости вращения вентиляторов и т.п. При необходимости можно также провести и сравнительный анализ быстродействия как всего ПК в целом, так и отдельных его устройств – например, жесткого диска или CPU. Утилита выпускается в двух версиях, адаптированных для работы под управлением операционной системы DOS или Windows 9х/ME/NT/2000/XP. Прочие особенности HWiNFO перечислены ниже:

3. Программа A ida 32

Информация, которую предоставляет AIDA32, сгруппированна по вкладкам. Каждая вкладка, в свою очередь, зачастую имеет несколько своих внутренних разделов, содержащих более специфичную информацию. Самих информационных вкладок в программе 15:

Summary - сводная информация о системе.

Motherboard - подробная информация о процессоре, его текущей загрузке, материнской плате, памяти, чипсете, BIOS.

OS - подробная информация об операционной системе, включая список текущих процессов и dll-файлов.

Video - информация о видеоподсистеме, включая монитор, DirectX и OpenGL.

Multimedia - информация о мультимедийных устроствах

Drives - информация о накопителях.

Input - информация об устройствах ввода.

Devices - информация обо всех устройствах. Возможен просмотр устройств в представлении Windows, а также по способу подключения.

Network - информация о сети, включая сетевые ресурсы, список почтовых аккаунтов, cookie Internet Explorer"а, и т.п.

Software - список установленного программного обеспечения, автозапускающихся программ, а также зарегистрированных типов файлов.

Files - конфигурационные файлы.

Config - список переменных окружения и содержание панели управления.

Misc - информация об управлении питанием, DMI, ODBC, и т.п.

Tools- создание отчета о системе с возможностью отсылки его по электронной почте, дамп содержимого BIOS, Video BIOS, IDE, PCI.

4. Программа ASTRA 32

ASTRA32 - Advanced System Information Tool. Программа определения конфигурации компьютера. Позволяет получить подробную информацию (в том числе недокументированную) о процессоре, кэше, материнской плате, жестких дисках, CD/DVD, SCSI устройствах, модулях памяти, чипсете, BIOS, PCI/AGP, USB и ISA/PnP устройствах, DMI/SMBIOS, мониторе, видеокарте, звуковой и сетевой карте, принтере, установленных программах и многом другом. Создание файла-отчета, возможность экспорта данных в программы учета вычислительной техники. Возможность работы в режиме командной строки.

Возможности программы

Определение процессоров и сопроцессоров фирм Intel, AMD, Cyrix, VIA, Centaur/IDT, Rise, Transmeta, NexGen, UMC, IBM, Texas Instruments, C&T, IIT, ULSI, National Semiconductor, SiS;

Определение тактовой частоты процессора, коэффициента умножения и частоты системной шины, определение оригинальной (без учета разгона) частоты процессора, типа разъема (slot, socket) и типа упаковки (Platform ID) процессора, определение поддерживаемых процессором возможностей (MMX, SSE, SSE2, SSE3, 3DNow!, 3DNow! Extensions и другое), размера и параметров кэша

Определение производителя материнской платы и URL сайта, определение производителя, даты и версии BIOS, определение производителя и модели чипсета

Определение модели и емкости ATA/ATAPI устройств (винчестеры, CD/DVD устройства, ZIP накопители). Определение PIO, DMA и UltraDMA режимов (в том числе активных в данной конфигурации). Работа с ATA/ATAPI устройствами на внешних UDMA/SATA контроллерах. Определение скорости чтения/записи CD приводов определение SCSI устройств (винчестеры, CD приводы, сканеры, стримеры) и их параметров (имя устройства, тип, размер, серийный номер, температура, размер буфера, скорость вращения винчестеров и другое) чтение SPD информации из модулей памяти (объем, тип, производитель, скоростные характеристики и многое другое)

Определение PCI/AGP/PCI-X/PCI-E/PCMCIA, ISA/PnP устройств и используемых ими ресурсов.

Определение USB устройств (производитель, модель, серийный номер, версия, скорость и другое).

Поддержка стандарта DMI/SMBIOS, в т.ч. определение названия системы, модели материнской платы, параметров BIOS, процессора, кэша, подсистемы памяти, вывод информации о слотах и портах материнской платы

Определение производителя и названия видеокарты, размера видеопамяти определение типа звуковой карты, модема, сетевой карты, LPT/PnP устройств (принтеры, сканеры) и многое другое

Информация о Windows, установленных программах и обновлениях

Создание файла-отчета в текстовом и INI формате, возможность работы в режиме командной строки

Возможность импорта отчетов в различные программы учета компьютеров на предприятии («Hardware Inspector», «JoyStock», «Учет и контроль компьютеров в сети», «Токен КомпьюЛиб»).

Большинство программ тестирования также доступны в версии для DOS , что является удобным, так как дает возможность выполнять загрузку с дискеты, компакт-диска или другого устройства (например USB -диска) и не устанавливать дополнительного программного обеспечения на рабочую систему. Так же использование таких версий является незаменимым при определении конфигурации ПК без установленного программного обеспечения.

Результаты тестирования могут отличаться от эталонных показателей, заявленных производителем. Это связано с тем, что, например, скорость работы центрального процессора значительно зависит от того, какая материнская плата используется в компьютере и т. п. Поэтому в журнальных статьях, посвященных тестированию, например, нового процессора обязательно описывается конфигурация компьютера, на котором производилось тестирование. Иногда один и тот же процессор испытывают на разных материнских платах или параллельно приводят результаты тестирования более старого процессора на той же модели материнской платы. Стоит также отметить, что тестовые программы выдают пиковые показатели скорости работы, которая может быть достигнута при хорошей оптимизации программного обеспечения. Таких программ почти не существует, поэтому результаты тестов нужно принимать как относительные.

Другой фактор, влияющий на конечный результат, - оптимизация программного кода тестовой программы под один из наборов SIMD. Например, если применяется набор инструкций SSE2, то процессор Pentium покажет значительно более высокие показатели, чем процессор Athlon. И, наоборот, при использовании набора инструкций 3DNow! Обязательно выиграет процессор Athlon. Для того чтобы получить правдоподобный результат, необходимо отключить все возможные параметры оптимизации и использовать только основной вычислительный центр процессора. В этом случае результаты тестирования будут наиболее близкими к реальным показателям производительности.

Наилучшим вариантом является использование тестовых программ независимых производителей, например, компании Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC), которая предлагает пользователям программное обеспечение для оценки производительности как профессиональных компьютеров, так и компьютеров для домашнего использования. Некоторые версии тестовых программ доступны для свободного "скачивания" на официальном сайте компании (http://www.spec.org/).

Порядок выполнения работы

1. Выполнить анализ конфигурации выделенного компьютера при помощи встроенных средств Windows и программы тестирования.
2. Подготовить и защитить отчет.

Требования к оформлению отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие разделы:

1. Задание по лабораторной работе.
2. Таблица конфигурации ПК
3. Выводы по проделанной работе.

Основные контрольные вопросы

1. Для чего необходимо точное знание конфигурации ПК?
2. Какую информацию можно получить, используя стандартные средства Windows ?
3. Чем отличаются режимы отображения информации об установленных устройствах По типам и По подключению?
4. Какие программы тестирования аппаратных и программных средств ПК Вы знаете, в чем их отличия?

1. Трасковский А. В. Устройство, модернизация, ремонт IBM PC .- СПб.: БХВ-Петербург, 2003.
2. Касперски К. ПК. Решение проблем.

Введение.

В данной статье мы рассмотрим вопросы нахождения и определения параметров различных устройств.

Когда у программиста возникает вопрос типа «Как определить сколько в компе оперативки?», в 90% случаев он решается тривиально – используется определенный сервис операционной системы который и отвечает на все вопросы вроде этого.

А что делать, если пользоваться сервисами нельзя, например в случае разработки собственной ОС? (звучит конечно малореально, но, тем не менее, энтузиасты всегда были, и если уж не писать свою ОС, то хотя бы разобраться как это делают уже написанные ОС, думаю, будет интересно.

На вопрос как определить установленное оборудование на полностью аппаратном уровне и призвана ответить данная статья.

Сразу определимся, что именно мы будем определять:

1. Процессор (частота, производитель, возможности)
2. Оперативная память (объем)
3. HDD (Объем).
4. Устройства PCI (производитель, модель)

1) ПРОЦЕССОР .

Определение любого существующего intel-совместимого процессора складывается из 3 основных этапов:

1. Определение поддержки инструкции CPUID.
2. Если она поддерживается — определение остальных параметров.
3. Определение тактовой частоты.

Процессоры поддерживают инструкцию CPUID (как intel, так и AMD), начиная с пятого поколения (Pentium) и поздних моделей 486 (чтобы TASM вас «правильно понял» при использовании CPUID, он должен быть версии 5.0 и выше).

Если она не поддерживается – определить производителя и другие параметры процессора возможно только какими-либо недокументированными путями.

Посмотрим, чем отличаются процессоры не поддерживающие CPUID (80386, 80486, более старые процессоры вроде 80286 и ниже, я думаю, рассматривать нет смысла).

Все просто – если бит 18 в EFLAGS доступен, значит процессор 486 или круче, если его невозможно изменить инструкцией POPF – 386.

В том же EFLAGS нужно попробовать изменить бит ID (21) если его можно программно изменить – процессор поддерживает инструкцию CPUID.

CPUID имеет параметр, который задается в регистре EAX.

Обычно в ответ на вызов CPUID с EAX=0 процессор возвращает в EBX:ECX:EDX некоторую строку-идентификатор производителя.

У intel это «GenuineIntel», у AMD – «AuthenticAMD», у Cyrix – «CyrixInstead».

(Обратите внимание, что размеры всех строк – 12 символов – три 4-байтных регистра).

При вызове CPUID с EAX=1 в регистре EAX возвращается информация о типе, модели и степпинге (изменения в рамках одной модели) процессора.

Эти значения расшифровываются по специальным таблицам.

EAX – степпинг (stepping)
EAX – модель (model)
EAX – семейство (family)
EAX – тип (type)
EAX – резерв (reserved)
EAX – расширенная модель (extended model) (только Pentium 4)
EAX – расширенное семейство (extended family) (только Pentium 4)
EAX – резерв (reserved)
EBX – брэнд-индекс (brand-index)
EBX – длина строки, очищаемой инструкцией CLFLUSH (Pentium 4)
EBX — резерв
EBX – идентификатор APIC процессора.
ECX – 0

EDX содержит информацию о различных расширениях архитектуры (если определенный бит равен 1 — расширение поддерживается). Ниже приведена таблица, по которой можно самостоятельно расширять прилагающуюся к статье программу.

При вызове CPUID с EAX=2 (функция появилась начиная с Pentium II, в процессорах AMD она недоступна) в регистрах EAX, EBX, ECX, EDX возвращаются так называемые «дескрипторы», которые описывают возможности кэшей и TLB буферов. Причем AL содержит число, указывающее сколько раз необходимо последовательно выполнить CPUID (с EAX=2) для получения полной информации. Дескрипторы постоены по такому принципу: никаких битов тестировать не нужно, если определенный байт просто присутствует в регистре – значит его нужно интерпретировать. На практике обычно делают так, к примеру EDX, сначала смотрят что в DL, интерпретируют его содержимое, потом делают SHR EDX,8 и смотрят опять DL и т.д. Признаком достоверности информации в регистре является бит 31, если он равен 1 – содержимое регистра достоверно. Прежде чем выполнять команду CPUID с EAX=2 сначала нужно удостовериться что текущий процессор ее подерживает.

Счастливые обладатели процессоров Pentium III (только их) могут определить серийный номер своего процессора (предварительно разрешив в BIOS его сообщение процессором, которое по умолчанию отключено) при помощи CPUID с EAX=3.

В регистрах EDX:ECX возвращаются младшие 64 бита номера, вместе с тем, что возвращается в EAX при CPUID (EAX=1), они составляют уникальный 96-битный идентификатор процессора (о котором, в свое время, было столько разговоров).

Кроме того, процессоры AMD имеют возможности вызова функций EAX=80000005h и 80000006h по ним сообщается такая информация как ассоциативность TLB и элементов кэша, но в такие дебри мы сейчас углубляться не будем.

В процессорах AMD (начиная с K5) и Pentium4 имеются возможности сообщения некоторой 48-символьной строки (не той что по CPUID(0)) эти возможности также задействуются с помощью номеров функций более 80000000h.

Инструкция CPUID доступна в любом режиме процессора и с любым уровнем привилегий.

К мануалу прилагается исходник посвященный использованию инструкции CPUID, программа определяет поддержку MMX, SSE, SSE2. Там используются только случаи с EAX=0 и EAX=1, причина этого проста — начиная с EAX=2 начинаются очень большие разночтения между intel и AMD, а я не хочу делать мануал заточенный под intel (так же как и под AMD). Предусмотреть оба случая — значит усложнить программу и найти себе проблемы с тестированием на разных процессорах.

Частоту процессора можно определить многими путями, в былые времена измеряли время выполнения циклов, но,надо сказать, что этот метод весьма неточный и применим не ко всем процессорам.

Начиная с Pentium в архитектуру был введен счетчик тактов (вообще говоря интел его так не называет, и утвеждает что в будущем он может считать не такты, гарантируется лишь, что счетчик будет монотонно возрастать) мы будем определять частоту процессора используя именно этот счетчик. Для начала немного о нем самом: Счетчик тактов имеет разрядность 64 бита и увеличивается на 1 с каждым тактом процессора начиная с сигнала RESET#, он продолжает счет при выполнении инструкции HLT (собственно при выполнении этой инструкции процессор вовсе не останавливается, а всего-навсего непрерывно выполняет инструкцию NOP, которая,в свою очередь, является закамуфлированной инструкцией XCHG AX,AX (опкод NOP – 10010000b, опкод XCHG AX,reg – 10010reg, что при использовании регистра AX (000) дает 10010000b, интересно, что фактически существует 32-разрядный аналог NOP-а – XCHG EAX,EAX, на кодовую последовательность 66h,90h процессор реагирует нормально). Считывание счетчика тактов можно запретить для прикладных программ (CPL=3) уставнокой в 1 бита TSD в CR4 (в win считываение запрещено). После выполнения инструкции RDTSC (у кого на нее ругается компилятор – db 0fh,031h) регистры EDX:EAX содержат текущее значение счетчика. Измерение частоты при помощи RDTSC происходит следующим образом:

1. Маскируются все прерывания кроме таймерного.
2. Делается HLT.
3. Считывается и сохраняется значение счетчика.
4. Снова HLT.
5. Считывается значение счетчика.
6. Разность значений считанных в пунктах 3 и 5 есть количество тактов за 1 тик таймера (частота прерываний таймера примерно 18,2Гц).

На первый взгляд ничего непонятно. Посмотрим на временную диаграмму.

Момент запуска программы обозначен как t0, штрихи на оси – моменты, когда происходит прерывание от таймера. Первый HLT в листинге нужен для того чтобы преодолеть время t1, которое неизвестно заранее, так как программа может быть запущена в произвольное время. Затем, в момент между t1 и t2 считывается значение счетчика, оно сохраняется и снова делается HLT, процессор будет простаивать до первого прерывания, то есть практически ровно период t2, который и равен периоду прерываний от таймера. Таким образом, при известном значении периода таймера 18,2 Гц, а также количества тактов за этот период можно узнать точную тактовую частоту.

Mov al,0FEh ;маскируем все прерывания кроме таймера out 21h,al hlt rdtsc mov esi,eax hlt rdtsc sub eax,esi ;в EAX - количество тактов процессора за 1 тик таймера …….. ;преобразование в мегагерцы и вывод на экран mov al,0 out 21h,al

2) ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ

Теперь поговорим о оперативной памяти.

Ставший уже классическим метод определения ее объема заключается в следующем принципе:

Если что-то записать по несуществующему физически адресу, а потом прочитать что-то с этого же адреса — записанное и прочитанное значения естественно не совпадут (в 99,(9) процентах случаев прочитаются нули). Сам алгоритм такой:

1. Инициализировать счетчик.
2. Сохранить в регистре значение из памяти по адресу [счетчик]
3. Записать в память тестовое значение (в нашем случае это будет AAh)
4. Прочитать из памяти.
5. Восстановить старое значение по этому адресу.
6. Сравнить записанное и прочитанное значение
7. Если равны – счетчик=счетчик+1, если нет – выход из цикла.
8. JMP пункт 2

На первый взгляд все очень просто, при практической же реализации приведенного алгоритма возникает множество проблем: во-первых сама программа считающая память расположена в этой самой памяти и рано или поздно она сама себя перезапишет тестовым значением. Этот нюанс обычно решается так:

программа выполняется в реальном режиме в пределах первого мегабайта, счет же начинается с адресов выше мегабайта.

Этот метод порождает другую проблему – в реальном режиме непосредственно доступен только этот самый один мегабайт. Эта проблема решается путем применения «нереального» режима, он же Big real-mode.

Кто в курсе что такое «нереальный» режим может пропустить этот абзац, те же кто в не в курсе приготовьтесь слушать %)

Как известно в процессоре каждый сегментный регистр имеет скрытые или теневые (shadow parts) части в которых в защищенном режиме кэшируется дескриптор сегмента, для программиста они невидимы. В защищенном режиме эти части обновляются всякий раз когда в сегментный регистр загружается новое значение, в реальном же режиме обновляются только поля базового адреса сегмента. Если в защищенном режиме создать сегмент с лимитом в 4Гб и загрузить в сегментный регистр такой селектор, после чего переключиться в реальный режим, и, не следуя рекомендациям интел, оставить предел равным 4Гб – значение лимита сегмента сохранится позволяя использовать 32-битные смещения. Алгоритм перехода в нереальный режим:

1. Создать дескриптор с базой равной 0
2. Установить предел сегмента в 4Гб
3. Переключиться в защищенный режим
4. Загрузить селектор сегмента в какой-либо сегментный регистр
5. Переключиться в реальный режим

После этих действий можно в реальном режиме использовать конструкции типа:

мov ax,word ptr fs:

Где EDX может изменяться от нуля до 4Гб не вызывая никаких исключений защиты (в «настоящем» реальном режиме превышение 64Кб вызывает исключение GP#) Фактически EDX=целевой адрес, поскольку база сегмента в FS=0.

В защищенном режиме при включенной страничной адресации считать память этим методом бесполезно потому что кроме основной память будет считаться еще и файл подкачки на винчестере, и в перпективе можно всегда получать значение около 4Гб (зависит от ОС).

Здесь есть еще один тонкий момент: в книгах М.Гука и В.Юрова пишется что в качестве «нереального» сегментного регистра надо использовать FS или GS так как другие регистры часто перезагружаются и процессор якобы сбрасывает лимит в 64Кб после перезагрузки сегментного регистра в реальном режиме. На практике оказывается совсем не так. Процессор НЕ ТРОГАЕТ поля лимитов в реальном режиме.

Во избежание дополнительных проблем (возможных) я буду приводить пример с регистром FS.

Отвлеклись мы немного от главного, а именно от оперативной памяти.

Алгоритм:

1. Установить «нереальный режим»
2. Открыть старшие адресные линии (GateA20)
3. Установить счетчик в 1048576 (1Mb)
4. Цикл записи-чтения
5. Вывести значение счетчика
6. Закрыть вентиль A20
7. Выход

Пример листинга:

586P DESCRIPTOR STRUC ;Структура дескриптора сегмента для;защищенного режима limit dw 0 base_1 dw 0 base_2 db 0 attr db 0 lim_atr db 0 base_3 db 0 ENDS GDT segment use16 ;Таблица GDT empty dq 0 _code descriptor <0,0,0,0,0,0> ;Дескриптор для сегмента кода программы _temp descriptor <0,0,0,0,0,0> ;"Нереальный" дескриптор GDT ends data segment use16 gdtr df 0 ;Поле для регистра GDTR string db "Memory available: ",20 dup (0) data ends stck segment stack use16 ;Стек db 256 dup (0) stck ends code segment use16 assume cs:code,ss:stck,ds:gdt start: ;entry point mov ax,gdt mov ds,ax mov _code.limit,65535 ;Лимит сегмента кода 64Кб mov eax,code ;Получаем физический адрес и загружаем базу shl eax,4 mov _code.base_1,ax shr eax,8 mov _code.base_2,ah mov _code.attr,09Ah ;Атрибуты - сегмент кода mov _temp.limit,65535 ;Устанавливаем лимит в максимальное значение mov _temp.attr,092h ;Атрибуты - сегмент данных, доступ чтение\запись mov _temp.lim_atr,08Fh ;Устанавливаем старшие биты лимита и бит G assume ds:data ;Получаем физический адрес таблицы GDT mov ax,data mov ds,ax mov eax,gdt shl eax,4 mov dword ptr ,eax ;загружаем лимит и адрес таблицы GDT mov word ptr gdtr,23 cli ;Запрет прерываний mov al,80h ;Запрет NMI mov dx,70h out dx,al lgdt gdtr ;Загружаем GDTR mov eax,cr0 ;Переключаемся в защищенный режим inc al mov cr0,eax db 0EAh ;Дальний JMP для загрузки CS селектором dw offset protect dw 08h protect: mov ax,10h ;Загружаем FS в защищенном режиме mov fs,ax mov eax,cr0 ;Идем назад в реальный режим dec al mov cr0,eax db 0EAh dw offset real dw code real: ;Открываем вентиль GateA20 mov dx,92h in al,dx or al,2 out dx,al mov ecx,1048576 ;Начальное значение счетчика - 1 Мегабайт mov al,0AAh ;Тестовое значение count: mov dl,byte ptr fs: ;Сохраняем старое значение по адресу mov byte ptr fs:,al ;пишем туда тестовое mov al,byte ptr fs: ;читаем с того же адреса mov byte ptr fs:,dl ;востанавливаем старое значение cmp al,0AAh ;прочитали то что записали? jnz exit ;Нет - такого адреса физически не существует inc ecx ;Да - увеличиваем счетчик и повторяем все еще раз jmp count exit: ;Разрешить прерывания mov al,0 mov dx,70h out dx,al sti mov dx,92h ;Закрыть вентиль A20 in al,dx and al,0FDh out dx,al mov ax,cx ;процеруда преобразования числа в строку требует shr ecx,16 ;чтобы значение располагалось в DX:AX mov dx,cx ;Преобразуем DX:AX=ECX push ds pop es lea di,string add di,18 ;пропускаем строку "Memory available" call DwordToStr ;преобразование в символьную форму mov ah,9 mov dx,offset string ;вывод int 21h mov ax,4c00h ;Завершение работы int 21h code ends end start

После запуска программы следует немного подождать, примерно в 2 раза больше времени, чем то время, за которое считает оперативку BIOS при загрузке.

Есть один способ многократного увеличения скорости программы. Дело в том, что этот исходник считает память с точностью до байта, такая точность вообще говоря не нужна, т.к. размер современной планки памяти не может быть некратным мегабайту, поэтому можно наращивать счетчик сразу прибавляя к нему значение 1048576, чего можно достичь заменив в цикле записи-чтения команду inc ecx на add ecx,1048576.

3) ОБЪЕМ HDD

Детект объема винчестера производится с помощью ATA команды IDENTIFY DEVICE.

Что там к чему, смотрите мою статью «ATA для дZенствующих. Часть 1»

Там же лежит исходник ATA_ID.asm который определяет объем винта..

4) Устройства PCI.

Теперь пришло время препарировать шину PCI.

Сначала введем фундаментальное понятие – конфигурационное пространство PCI (PCI configuration space).

Так называется массив регистров, который имеется у каждого PCI-устройства, через них задаются различные параметры (номера прерываний для устройства и т.д.). Общение с PCI-устройствами происходит в основном через 2 32-битных порта 0CF8h и 0CFCh. Через них можно читать и писать в это самое конфигурационное пространство определенного устройства.

Происходит этот процесс следующим образом:

В регистре 0CF8h задается адрес устройства на шине, после чего из 0CFCh считываются (записываются) данные.

Координаты устройства на шине (формат 0CF8h) выглядят так:

31-й бит показывает достоверность информации в регистре, там должен быть 1.

Bus Number – номер шины PCI. (их вполне может быть несколько, например порт AGP использует не ту шину, к которой подключены слоты PCI).

Device Number – номер устройства на шине

Function Number – номер функции устройства (здесь надо немного определится с терминологией, дело в том что под функцией и подразумевается собственно устройство, тогда так под устройством (device) подразумевается абонент шины, то есть, если, например, есть карта в которой совмещены 2 каких-либо устройства, то она будет восприниматься как одно устройство с двумя функциями, причем даже такое «однофункциональное» устройство как видеокарта может иметь множество функций). Это деление на устройства и функции в большинстве случаев чисто логическое, «основное» устройство соответствует функции 0.

Register Number – номер регистра конфигурационного пространства который следует прочитать (записать). (Вообще используется все поле до 0-го бита, но поскольку обмен производится двойными словами (4 байта) то получается что младшие 2 бита всегда нулевые).

Нас сейчас интересует, как можно узнать тип и производителя устройства. Посмотрим на карту конфигурационного пространства:

поля обозначенные желтым цветом должны присутствовать у всех устройств, именно там и хранится информация о том что это за устройство и кто его производитель. Нас будут интересовать 2 поля:

VendorID – код производителя.

DeviceID – код устройства.

Пришло время ответить на очень важный вопрос «А что, если прочитать что-то из конфигурационного пространства реально несуществующего устройства?»

Ответ: прочитается специально зарезервированное для этой цели значение 0FFFFFFFFh (хотя если это делать под win то ОС может подставить туда все что угодно).

Из этого всего можно сделать такой вывод: чтобы найти все устройства нужно в цикле (изменяя Bus от нуля до 255, dev от 0 до 31, func от нуля до 7) читать их конфигурационные простраства, если прочиталось 0FFFFFFFFh значит устройства нет, если же прочиталось что-то другое – устройство присутствует.

Вот пример процедуры читающей из конфигурационного пространства PCI.

Номер функции задается в BL, номер устройства в BH, функция в CL, и смещение (номер регистра) в CH.

;BL - bus, BH - device, CL - function, CH - register RD_PCI PROC NEAR mov dx,0CF8h xor eax,eax mov al,bl or ah,80h ;Бит достоверности в 1 shl eax,16 mov ah,bh shl ah,3 or ah,cl mov al,ch and al,0FCh ;Сбросить 2 младших бита out dx,eax mov dx,0CFCh in eax,dx ret RD_PCI ENDP

А вот как может выглядеть код для нахождения всех устройств:

Mov bl,0;bus mov bh,0;device mov cl,0;function mov ch,0;register label1: call rd_pci ;Читаем регистр cmp eax,0ffffffffh ;Если прочитались все единички - устройства нет jnz device_found ;Если же не все единички - "что-то есть" label2: ;inc cl ;Если этот блок раскомментировать будут выводится не;cmp cl,8 ;только устройства, но и все их функции;jnz label1 ;mov cl,0 inc bh ;Цикл устройств cmp bh,32 jnz label1 mov bh,0 inc bl ;Цикл шин PCI cmp bl,255 jz exit jmp label1 device_found: … ;Преобразование в символьную форму считанных значений и вывод на экран

… ;Преобразование в символьную форму считанных значений и вывод на экран

1. Вывод строки (CPUID(0)) и определение поддержки MMX,SSE, SSE2. (CPUID.asm)
2. Определение частоты с помощью RDTSC (CLOCK.asm).
3. Определение объема оперативной памяти (MEMORY.asm).
4. Объем HDD в секторах по 512 байт (ATA_ID.asm)
5. Нахождение и вывод VendorID и DeviceID всех PCI устройств (PCI.asm).
6. TXT-файл по которому нужно расшифровывать VendorID и DeviceID (PCIDEVS.TXT).

Если возникнут какие-либо проблемы – пишите [email protected]

Одной из важнейших областей применения программы CheckIt является определение конфигурации компьютера. CheckIt позволяет установить фирму разработчик BIOS, тип процессора, объем оперативной памяти и памяти на магнитных носителях, а также многие другие характеристики компьютера. Для определения конфигурации компьютера можно также воспользоваться программой Microsoft Diagnostics, входящей в комплект операционных систем MS-DOS и Windows.

Чтобы приступить к определению конфигурации компьютера, выберите из основного меню программы CheckIt строку "SysInfo". Откроется меню "SysInfo". Внешний вид меню "SysInfo" представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Меню "SysInfo"

Теперь выберите из этого меню строку "Configuration". На экране появится диалоговая панель "Configuration Information" (см. рис. 3). В этой панели находится список строк, отвечающий за различные подсистемы и характеристики компьютера.

Рисунок 3 - Панель "Configuration Information"

В таблице, расположенной ниже, представлено описание строк панели "Configuration Information".

Сохраните информацию о конфигурации компьютера в файле журнала регистрации. Для этого следует нажать клавишу . Файл журнала регистрации располагается в каталоге программы CheckIt и имеет название CHECKIT.LOG.

После завершения просмотра диалоговой панели "Configuration Information", нажмите клавишу . Вы вернетесь в меню "Configuration".

Программа CheckIt позволяет просмотреть распределение первого мегабайта памяти компьютера (так называемую карту памяти). Для этого следует выбрать из меню "SysInfo" строку "Memory Map". На экране появится панель "Base Memory Map" (см. рис. 4).

Рисунок 4 - Распределение памяти компьютера (Панель "Base Memory Map")

В верхней части экрана находится графическое представление первого мегабайта памяти, а в нижней ("Summary View") - та же самая информация в виде списка. Первый мегабайт памяти включает стандартную оперативную память (первые 640 Кбайт) и зарезервированную память (от 640 Кбайт до 1 Мбайт). Стандартная оперативная память представлена прямоугольником "CONVENTIONAL", а зарезервированная - "RESERVED". Память разбита на отдельные участки, в зависимости от режима их использования. Каждый участок представлен различными символами, по которым можно определить, для чего он используется. В таблице, расположенной ниже мы объясняем смысл этих символов.

С помощью клавиш управления курсором вы можете перемещать курсор по участкам в графическом представлении памяти. Автоматически выбирается соответствующий блок из списка "Summary View".

В левой части списка "Summary View" расположен символ, соответствующий данному участку памяти, затем отображается начальный и конечный адрес этого участка памяти, его размер и краткое описание. Например, на рисунке 5.4 адресное пространство начинающееся с адреса C000h по адрес C800h, занято ПЗУ видеоадаптера.

Для выбранного участка памяти можно получить более подробную информацию, нажав на клавишу . На экране появится дополнительное окно с описанием этого участка памяти. Форма описания зависит от того, как используется этот участок памяти.

Изучив распределение памяти, вы можете определить, какие программы используют аппаратные прерывания (IRQ) и каналы прямого доступа (DMA). Это может быть полезно при устранении конфликтов между различными платами расширения, установленными в компьютере.

К сожалению, полностью полагаться на CheckIt при разрешении конфликтов между платами расширения нельзя. Дело в том, что CheckIt может определить назначение линии IRQ, только после загрузки соответствующего драйвера устройства.

Выберите из меню "SysInfo" строку "Interrupts". На экране появится панель "Interrupts Usage" (см. рис. 5). В левой части панели "Interrupts Usage" расположен список аппаратных прерываний (IRQ). Напротив каждого IRQ расположены названия драйверов, резидентных программ или устройств, которые обрабатывают соответствующие прерывания. В правом верхнем углу экрана отображается список устройств, которые не имеют IRQ. Ниже показан список каналов прямого доступа - "STANDARD DMA ASSIGNMENTS".

Рисунок 5 - Панель "Interrupts Usage"

На рисунке 5 отображено использование прерываний на нашем компьютере. Прерывание IRQ0 используется системным таймером. Прерывание IRQ1 используется контроллером клавиатуры.

Напротив прерывания IRQ2 отображается строка "". Эта линия IRQ используется в компьютерах класса IBM PC/AT для каскадирования микросхем управления прерываниями. Если вы настроили какие-либо платы расширения или программы на использование этого прерывания, оно будет переназначено на IRQ9.

Прерывание IRQ3 задействовано портом асинхронного последовательного адаптера COM2, а прерывание IRQ4 - сразу двумя портами: COM1 и COM3. Прерывание IRQ5 вырабатывается мышью. Прерывание IRQ6 - накопителем на гибких магнитных дисках, IRQ7 - параллельным адаптером, IRQ8 - таймером, IRQ9 - видеоадаптером, IRQ10 - драйвером устройства CD-ROM, IRQ11, IRQ12 и IRQ15 не используются, IRQ13 - арифметическим сопроцессором и IRQ14 накопителем на жестких магнитных дисках.

Список "STANDARD DMA ASSIGNMENTS" содержит только стандартные каналы, используемые операционной системой MS-DOS. Если у вас установлено дополнительное программное обеспечение, например, драйвер звуковой платы, то используемые им каналы прямого доступа в этом списке показаны не будут.

Примеры скриншотов диагностики аппаратных ресурсов показаны ниже:

Введение. Понятие конфигурация определяемое как совокупность показателей размера и формы здания, а также размера, типа и местоположения тех элементов конструкции, которые играют важную роль при восприятии сейсмических нагрузок (колонны, стеновые перегородки, перекрытия, шахты инженерных коммуникаций, лестничные клетки, количество и тип внутренних перегородок); кроме того, учитывающее способы создания наружных стеновых элементов (сплошных или с проемами), через которые проходят воздух и свет, по-видимому, не является достаточно четким. Как отмечалось, конфигурации зданий и сооруженийнастолько разнообразны, что их определение может показаться случайным, но это не так. Существуют детерминанты конфигурации, краткое описание которых поможет наиболее правильно понять, что такое конфигурация и возможный диапазон ее модификаций, необходимыйдля соответствия требованиям сейсмостойких конструкций.

На конфигурацию здания оказывают влияние три основных фактора: требования к условиям строительной площадки; требования, определяющие основу программы производства строительных работ; требования, определяющие архитектурный облик здания (рис. 4.3.1). Первые требования накладываются геометрией строительной площадки и ее местоположением; вторые определяются внутренней планировкой здания в соответствии с его функциональностью и назначением; третьи обусловлены архитектурным замыслом проектировщика, которые отражают вкус заказчика и тех, кто будет работать или жить в здании. Кроме этого, здесь рассматриваются и другие факторы, влияющие на выбор конфигурации здания и сооружения. Выбор конфигурации начинается с рассмотрения функционального назначения здания. Термин "функциональное назначение" иногда противопоставляют понятию "строительное искусство". Это выражается в виде антитезы: за основу при проектировании принимались или функциональные или эстетические концепции, но не обе вместе. Другаятеория провозгласила сосуществование искусства и целесообразности: эта теория была принята функционалистами 1920-х гг., считавших, что эстетическое восприятие здания определяется его функциональным назначением. Идея совместного существования эстетического и утилитарного начала превратилась в основы архитектурной профессии: архитектурное решение обеспечивает функциональность и внешний облик проектируемого объекта.

Рис. 4.3.1.Три основных фактора, оказывающие влияние на конфигурацию здания

а - строительная площадка; б - программа строительства; в - архитектурный замысел

Детерминанты. Один из методов совмещения функционального и эстетического начал в облике здания заключается в том, что все здания должны выполнять четыре функции (четыре модификатора):

1. Модификатор климата (оно создает определенный микроклимат для находящихся в нем людей).

2. Модификатор экономики (своим существованием определяет данную область экономики).

3. Модификатор поведения (оказывает влияние на образ жизни людей, которые в нем живут, работают или развлекаются).

4. Модификатор среды (посредством своего внешнего облика оказывает соответствующее влияние на владельцев, жителей и прохожих). Последняя концепция включает традиционное понятие искусства архитектуры.

Такая четырехфункциональная модель представляется наиболее целесообразной, так как она допускает совместное существование показателей различной значимости в концептуальном решении любого здания. Художественный музей имеет не большую функциональность, чем здание пригородного склада; однако внимание, уделяемое каждой функции, различно. Относительное внимание к каждой из четырех функций, выполняемых зданием, определяет ту сферу, в пределах которой проектировщик приступает к своей работе. Из четырех функций показатели стоимости обычно являются решающими модификаторами, а взаимосвязь между конфигурацией здания и его стоимостью аналогична взаимосвязи между конфигурацией и сейсмостойким проектированием. Простая правильная повторяемая форма является наиболее экономичной и надежной конфигурацией сейсмостойких конструкций.

Здание, предназначенное для сдачи в аренду, является коммерческим. Вся технология производства внутренних элементов конструкции зданий развивалась на основе соответствия требованиям простой реорганизации внутреннего пространства и элементов систем технического обслуживания (например, к таким можно отнести демонтируемые перегородки и технические потолки). При этом потребность в такой организации пространства имеет прямое отношение к конфигурации, что может выражаться в соответствующем решении плана здания с простым и эффективным геометрическим делением площади пола. Другое решение может заключаться в предпочтительном включении в проектируемый объект рамных конструкций, что максимально сокращает количество крупноразмерных фиксируемых элементов (таких, как диафрагм или стен со связями жесткости) во внутренней части здания, что, в свою очередь, может препятствовать предоставлению будущему жильцу того жилого пространства, которое он хотел бы иметь. Такие функциональные предпосылки, безусловно, оказывают существенное влияние на тип несущей системы сейсмостойкой конструкции.

Рис. 4.3.2. Здание с максимальным использованием солнечной энергии

По мере увеличения стоимости строительства зданий и сооружений они становятся более долговременными, так как по соображениям экономического характера их частая замена нецелесообразна. В то же время, изменение вида аренды помещения (соответствующее различному функциональному использованию помещения) требует более оперативной перепланировки интерьера здания. Совершенствование строительных норм проектирования сейсмостойких зданий и сооружений оказывает положительное влияние на длительность эксплуатации зданий. Например, несущие конструкции здания больницы возможно будут иметь полезное использование в течение 200 лет. В то же время, мала вероятность того, что элементы общей планировки будут использоваться в течение более чем 40 - 50 лет, а временные перегородки и техническая система обслуживания (в особенности в области медицины) устареют уже через 10 лет

Развитие систем кондиционирования воздуха, начавшееся с 1940-х гг., уменьшило влияния климатических условий на архитектурно-планировочные решения зданий. Однако сейчас факторы естественного освещения и воздушной среды снова учитываются при разработке планов зданий и сооружений. При этом наиболее предпочтительные изменения должны происходить не за счет создания больших наклонных солнечных коллекторов, а за счет традиционных способов, принимаемых за основу проектирования, т.е. ориентации здания в соответствующем направлении и научного определения пропорций светонепроницаемой и изолированной частей оконного остекления стенового заполнения. Происходит возвращение к решениям фасадов в виде разнообразных сплошных или прерывистых форм, выступов или ниш, вместо устаревших однообразных фасадов. Некоторые зональные требования к проектированию административных зданий основываются на климатических параметрах световой освещенности и воздушной среды. Следует отметить, что наиболее общее направление проектирования фасадов зданий и сооружений развивается под влиянием, оказываемым климатическими факторами и конфигурацией, в сторону динамичных решений фасадов и изменения традиционных форм зданий в плане (рис. 4.3.2).

Одним из условий, определяющих характер возможного перемещения грунта, является геология строительной площадки. Ее параметры могут оказывать влияние на выбор конфигурации здания на основе критериев, которые не всегда соответствуют критериям сейсмостойкого проектирования, а иногда и противоречат им. К ним можно отнести характеристики, подобные тем, которые определяют геометрию и местоположение строительной площадки относительно условий застройки городской среды, но выражаемые в форме зональных требований, касающихся рекомендуемых разрывов между зданиями, значений предельной высоты зданий, площади перекрытий и др.

По мере уменьшения размеров строительных площадок детерминантой, определяющей конфигурацию здания, становятся геометрические параметры, приобретающие весьма важное значение по сравнению с другими критериями. В условиях пригородной застройки, более сильная тенденция наблюдается (даже для многоэтажных зданий) в отношении возведения отдельно стоящих сооружений, на которые геометрические параметры строительной площадки практически влияния не оказывают. Однако, для городской среды характерна обратная ситуация: форма строительного участка с учетом требований в отношении проектирования уступов здания определяет конфигурацию строящегося объекта. По мере увеличения стоимости земельных участков наблюдается общая тенденция к уменьшению размеров строительных площадок, а аспекты финансовой деятельности требуют возможно более полного использования площади данного земельного участка, т.е. создание проекта, предусматривающего наибольшее количество этажей максимальной площади. С другой стороны, развитие этих тенденций приводит к возникновению зональных требований, действие которых по соображениям соразмерности направлено на ограничение площади строительного участка или высоты строящегося здания, или на то и на другое. Зональные нормы, как правило, основаны на требованиях эстетического характера, таких, например, как нецелесообразности застройки свободных участков города или уже сложившегося образования городского типа зданиями и сооружениями неограниченной высоты и максимальной площади плана первого этажа. В результате реализации новой застройки в условиях сложившейся планировочной структуры возникает деление города на треугольные или трапецеидальные строительные площадки, используемые под застройку; вот почему в итоге появляются здания, форма которых напоминает плоский утюг (рис. 4.3.3).

Несмотря на то, что геометрические параметры строительной площадки и зональные требования к планировочной структуре могут до некоторой степени оказывать влияние на решение плана здания, детальная проработка окончательной формы основывается на требованиях внутренней планировки помещений. Концепция внутренней планировки помещений заключается в организации соответствующих пространств - по размеру, форме, оборудованию или мебели и, конечно, качеству - для обеспечения деятельности, а также перемещения людей и материалов по установленным маршрутам. Всему разнообразию и сложности планов зданий и сооружений соответствуют возможные решения планировочной структуры горизонтальных перемещений, основанные на выборе одной из альтернатив или их соответствующем сочетании. Первая - перемещение осуществляется из помещения, занимаемого одной сферой деятельности, непосредственно в другое; вторая - перемещение из одного помещения в другое осуществляется через третье помещение, предназначенное специально для этого. Основы разработки планировочных решений такого типа хорошо знакомы проектировщикам. При горизонтальной планировочной структуре используются решения типа пространство-к-пространству (помещение-к-помещению), коридоры с одно- или двухсторонним движением.

Иногда, в целях уменьшения отношения площади помещения, занимаемого транспортными коридорами, к площади помещений, используемых для осуществления полезной деятельности, планировочное решение здания включает комбинированные структуры транспортных коридоров с двусторонним движением. Подобный тип планировочных решений в особенности характерен для таких зданий, как школы, лабораторные корпуса и больницы, где эффективность и экономичность производства строительных работ - показатели первостепенной важности. Коридорно-кольцевая форма планировочного решения этой модели была разработана для зданий больниц; ее иногда называют "беговая дорожка", так как движение организовано по кругу. Большая часть зданий, конструкция которых включает внутреннее ядро с лифтовыми шахтами и другими элементами систем инженерно-технического обслуживания, также имеют подобное решение плана (рис. 4.3.4). Влияние вертикальных конструктивных форм на указанные архитектурно-планировочные концепции осуществляется по двум направлениям. Конструкция может определять планировочную концепцию, подобно тому, как использование несущих стеновых элементов определяет ячеистую повторяющуюся компоновку комнат зданий гостиниц или жилых комплексов. Конструкция также может оставлять свободной организацию внутреннего пространства, как, например, в административном здании, предназначенном для сдачи во временную аренду (рис. 4.3.5).

К основным требованиям при проектировании зданий и сооружений различного многофункционального назначения следует отнести требования по обеспечению кратчайших и свободных путей эвакуации; препятствия, создаваемые конструктивными элемента коридорах массового перемещения, весьма нежелательны. Если в соответствии с изменением функционального назначения помещения, можно изменить проектное положение перегородок, то пути эвакуации обычно сохраняются в первоначальной планировке. Поэтому, определение маршрута эвакуации на основе компоновки конструктивных элементов, которые по своей природе остаются в проектном положении на протяжении всего срока службы здания, можно считать наиболее разумным подходом.

Архитектор, кроме организации пространства в горизонтальной плоскости, стоит перед проблемой расстановки вертикальных размеров, и, для любого здания выше одного этажа, он должен предусмотреть системы вертикальных коммуникаций. Высота здания относится к показателям, важным при проектировании сейсмостойких конструкций, и определяется количеством этажей и высотой каждого этажа. Количество этажей, в свою очередь, определяется на основе анализа различных факторов, таких, как размер строительной площадки, стоимость строительства, полезная площадь здания. Высота между этажами определяется эксплуатационными требованиями или соображениями экономического характера; минимальные затраты, необходимые для осуществления определенных видов деятельности обычно определяются по соответствующим нормам. В ходе принятия предварительного решения о проектировании многоэтажного здания следует также определить поэтажную планировку путей эвакуации между отдельными этажами. Включение в архитектурно-планировочную схему конструкций мезонинов, галерей и других подобных элементов требует более высоких потолков, широких пролетов, консолей, переходных мостиков и прочих деталей, которые не всегда целесообразны, поскольку являются источником конструктивной разрезности и неуравновешенности системы.

Лестничные клетки в конструкции зданий имеют фиксированное положение и могут являться сосредоточением локальной жесткости и воспринимать несоразмерную часть воздействующих сейсмических нагрузок. Иногда это является отрицательным, поскольку лестничные клетки представляют важный элемент конструкции здания с точки зрения обеспечения безопасности тех, кто в нем живет или работает; поэтому, в случае пожара или землетрясения, они должны оставаться неповрежденными. Лестничная клетка может создать проем или разрыв сплошности в конструкции диафрагмы перекрытия, если не предусмотреть ее размещение вне горизонтальной диафрагмы. Обычно лифты рассматривают как шахты, огражденные стеновыми перегородками, но иногда требования к проектированию лифтовых подъемников предусматривают отверстие в перекрытии с соответствующим разрывом горизонтальной диафрагмы. Стеновые перегородки, ограждающие шахту, могут составлять часть вертикальной или поперечной конструкции здания; однако этого может не быть, если лифтовая кабина имеет подвеску в верхней части и для перемещения требуются только направляющие рельсы. Таким образом, в диапазоне конструктивных ограничений имеется широкая возможность принятия разнообразных решений. На принятие решений основное влияние оказывают эстетические и стилистические факторы. В качестве примера влияния стиля можно привести хорошо известное формальное течение, распространенное во многих странах мира, для которого характерно создание простых прямолинейных форм многоэтажных зданий, преимущественно административных. Эта тенденция наблюдалась с 1950 по 1965 г. Истоки этого течения можно проследить в том периоде развития архитектуры, который находился под сильным влиянием крупных архитектурных авторитетов; оно обусловлено влиянием формы, а не экономическими, климатическими или конструктивными факторами и фактически не принимает во внимание климатических особенностей, которые требуют создания различных фасадов в зависимости от уровня инсоляции.

Прямолинейность формы здания представляет концепцию восприятия здания в качестве простого геометрического элемента, в пределах которого включены (но не выражены в архитектурном смысле) функциональные элементы. Противоположное направление в архитектуре призывает воспринимать здание как сосредоточение элементов, каждый из которых имеет свое формальное отражение. Последнее направление является сильным импульсом для многих проектировщиков и прямоугольная форма здания (коробка) сейчас не пользуется популярностью. Но при этом, многие здания включают элементы, спроектированные в соответствии с обеими концепциями; однако здания и сооружения, эстетическое восприятие которых особенно важно, имеют архитектурные решения без каких-либо компромиссов.

Развитие конфигурации административных зданий в США. Административное здание как тип появилось в СШАв начале XIXв. Архитектурное решение планов этих зданий прошло четыре этапа. Описание, представленное в настоящей главе, умышленно упрощено, так как распределение по категориям основано лишь на тех аспектах, которые оказывают наибольшее влияние на пространственную форму здания (рис. 4.3.6).

Первый этап развития архитектурной формы административных зданий продолжался до начала 1940-х гг. В течение этого периода, для которого характерен рост объемов управленческой работы, конфигурация зданий в большей степени определялась параметрами естественной вентиляции и, что наиболее важно, необходимостью в дневном свете. В то время уже существовала принудительная вентиляция, а искусственное охлаждение помещений еще нет; приток воздуха поступал через открываемые окна, а в жаркий период лета дополнительно включались вентиляторы. Электрическое освещение в административных учреждениях появилось в начале XXв., лампы накаливаниябыли неэкономичны и выделяли очень большое количество тепла. К 1940 г. появились первые лампы дневного света, но до этого времени естественное дневное освещение было основным источником света в помещениях. Эти факторы накладывали определенные ограничения на ширину здания в плане, а для внутренней планировочной структуры помещений, в основном, принималась схема транспортных коридоров с движением в обе стороны. Поскольку административные здания строились, как правило, в районах сложившейся городской застройки, то уже тогда влияние, оказываемое увеличивающейся стоимостью земли, было довольно значительным. Появление подъемных лифтов позволило существенно увеличить этажность зданий, но они по-прежнему оставались узкими в плане. Для создания определенного светового и воздушного режимов в условиях небольших городских районов планировочные решения зданий включали узкие многочисленные корпуса (крылья) или световые колодцы, которые на относительно больших территориях могли превращаться во внутренние дворики. Такой тип планировки был характерен для административных зданий в течение длительного времени, а форма, являясь традиционной для общественных и учебных зданий, в Европе была усовершенствована до чрезвычайно высокого функционального и эстетического уровня. В городах, подобных Нью-Йорку, перенаселенность вызвала необходимость создания так называемого вторичного элемента конфигурации, который стал характерной деталью архитектурно-планировочных решений многих зданий: это - уступы, основные положения возведения которых включены в строительные нормы в целях сохранена требуемой освещенности и воздушного режима на улицах и между прилегающими зданиями.

Второй этап развития форм является результатом взаимодействия экономического, технологических и эстетического факторов. Экономический фактор определяет стремление наиболее рентабельно использовать территорию застраиваемого участка. В результате такого решения узкие традиционные крылья зданий, которые ограничивали площадь используемого строительного участка и отличались большим количеством внутренних и наружных углов, стали нерациональными. Наряду с этим, усилились требования заказчиков на строительство просторных помещений, которые могли бы соответствовать новой организации рабочих мест административных учреждений. Факторами технологического характера, которые дали возможность строить здания и сооружения с большими внутренними пространствами, являются создание эффективных систем кондиционирования воздуха и создание эффективных ламп дневного света, которые, при достаточно умеренных затратах, могли освещать рабочие места, удаленные от оконных проемов. Кроме этого, следует упомянуть о влиянии, оказанном бурно развивающейся в то время отраслью энергетики. Значимость эстетических факторов по-прежнему представляет спорный вопрос. Современные направления в архитектуре и влияния, оказываемые великими европейскими мастерами, такими, как Мис ван дер Роэ и Ле Корбюзье, усилили готическую ценность простоты решения фасадов зданий и ввели в архитектурно-планировочные решения простые кубические очертания элементов. К 1940-м гг. многие талантливые архитекторы и зодчие считали, что прямолинейность форм и отсутствие каких-либо архитектурных украшений представляют единственно приемлемый стиль, отвечающий духу времени, и после второй мировой войны здания такого типа начали появляться во всех уголках земного шара.

В начале 1950-х гг. в Нью-Йорке были построены здание Организации Объединенных Наций и здание Левер Бразерс Билдинг. Форма этих зданий отвечала новым требованиям в отношении помещений административных зданий, и впоследствии была повторена почти в каждом крупном городе мира.

Рис. 4.3.6. Четыре этапа развития проектирования административных зданий

а - здание Александр Билдинг, Сан-Франциско, 1920; б - здание Гваранти Билдинг Буффало, 1895; в - здание Алкоа Билдинг, Сан-Франциско, 1968; г - здание Пеннизойл Плейс, Хьюстон, 1976; д - административное здание, Сакраменто, 1979

Важно отметить, что в то время такое решение соответствовало новым эстетическим представлениям, новым инженерным и экономическим потребностям застраиваемых городов, и, кроме того, отличалось простотой воспроизводимости. Осуществление на практике такой конфигурации непроизвольно оказало большое влияние на развитие сейсмостойкого проектирования. Простая кубическая форма здания привела к необходимости исключения из практики строительного производства традиционных ступенчатых форм многоэтажных зданий, что в свою очередь способствовало пересмотру норм сейсмостойкого строительства в отношении проектирования уступов. В результате в нормах была принята открытая зона в уровне нижнего этажа при отсутствии архитектурных уступов и высоте здания, ограничиваемая только потребностями заказчика. Открытая зона, часто создаваемая за счет установки коробки здания на колонны, имеющая нередко застекленный вестибюль на уровне нижнего этажа, сама по себе являлась выражением одной из догм современного направления в архитектуре, предложенной Ле Корбюзье. Впоследствии такое конструктивное решение было принято при проектировании сейсмостойких зданий и сооружений, и выражалось в создании гибких первых этажей, когда основная конструкция не доходила до уровня фундамента, или каким-либо другим способом обеспечивалась разрезность жесткости несущих элементов в уровне второго этажа. В то же время исключение из конструкции зданий архитектурных уступов также имело положительный результат с точки зрения сейсмостойкого проектирования. В конце 1940-х гг. изменился ряд нормативных положений, касающихся сейсмостойкого строительства (было разрешено использование сплошного остекления вместо заполнения между колоннами в виде кирпичной кладки или железобетонных перегородок). Стали применяться навесные стеновые панели, которые, в сочетании с гибкими каркасными конструкциями, вызвали серьезные проблемы в зонах сейсмической активности в связи с возможностью разрушения ненесущих элементов в зданиях средней и повышенной этажности.

Начало третьего этапа проектирования административных зданий можно отнести к середине 1960-х гг., и его элементы присутствуют в современной архитектуре. Стремление к созданию чистой геометрической формы получило дальнейшее развитие. Наиболее примечательным является использование наклонных плоскостей под углом до 45° (рис. 4.3.7), применение призматической формы с отражающим стеклом, которое улучшает тепловой режим здания. Эти формы достигают более высокой степени геометрической абстракции в 1950-х и 1960-х гг. В наши дни для проектирования административных зданий характерна модификация форм с учетом возросших требований экономии энергии на основе признания того факта, что ранее построенные здания этому требованию не отвечают. В особенности это относится к режимам освещенности помещений: стоимость освещения большинства внутренних помещений сравнительно высока, но, кроме этого, требуются дополнительные затраты для систем кондиционирования воздуха. Одновременно с этими недостатками технологического и экономического характера, вызывает недовольство сам тип административного здания и оформление его интерьеров в виде просторных помещений с мягким, но не всегда удобным освещением.

Рис. 4.3.7. Здания призматической формы, облицованные отражающим стеклом

Четвертый этап характеризуется возвращением к фрагментарным формам меньшего масштаба, которые применялись в начальной и развития. Снова появляются здания узкие в плане, в большей степени соответствующие использованию естественного освещения помещений, внутренние дворики, световые колодцы, фонари верхнего света. Многоэтажные массивные здания превращаются в более мелкие и близкие к человеческому масштабу дома. В настоящее время крупноразмерные призматические формы создаются только для наиболее престижных административных учреждений, находящихся в ведении крупных корпораций, а на пути к реализации находится энергетически экономная городская среда немонументального, человеческого масштаба.