x86-compatible, часть 1: «Тёмная лошадка с Тайваня»

Пожалуй, самый частый вопрос, который разработчики KolibriOS слышат в свой адрес: "Когда вы собираетесь портировать Колибри на ARM?" Мы всегда отвечаем, что это невозможно, KolibriOS написана на ассемблере FASM с использованием инструкций x86, и портирование её на ARM будет означать практически полное переписывание с нуля. Но главная причина в том, что на рынке есть достаточно компьютеров на x86-совместимых процессорах, размером как Raspberry Pi и стоимостью всего на $5-$35 дороже, а это делает портирование не только невозможным, но также и бесполезным занятием. Чтобы читатели не говорили, что x86-совместимый компьютер за $40 — это «сферический конь в вакууме», я решил написать обзорный цикл из 3 статей о нескольких таких компьютерах. Сразу оговорюсь, что статьи не спонсируются — всё это железо я покупал на свои деньги, и на части него я практически каждую неделю тестирую Колибри — не стала ли она, случаем, слишком медленной? Кому интересно — прошу под кат.

Тем, кто подумал, что тайваньского производителя x86-совместимых процессоров зовут VIA, я открою страшную тайну: оказывается, кроме Intel, AMD и VIA, в настоящее время есть и другие производители, занимающие ничтожные доли рынка x86 CPU (менее 1%). Одним из таких производителей является DMP Electronics, и именно о ней пойдёт речь в моих статьях.

В целях прозрачности замечу, что у фирмы Intel тоже есть как минимум одна плата (Arduino Galileo) размером с Raspberry Pi, продающаяся по цене $69 (не включая доставку). Если размер не столь важен, и форм-фактор Mini-ITX тоже вам подходит, то можно купить Intel Desktop Board D2500HN примерно за $60 (не включая RAM, +$10). Но Intel сможет сама рассказать о своих платах лучше меня, раз у них есть свой корпоративный блог на Хабре

DM&P Group создана в 1989 году, и состоит из нескольких подразделений:

• Собственно сама DMP Electronics, выпускающая x86-совместимые процессоры Vortex86
• Подразделение ICOP Technology, выпускающее встроенные (embedded) платы на базе этих процессоров
• Подразделение CompactPC, выпускающее промышленные компьютеры eBox на базе вышеупомянутых плат
• Не совсем самостоятельное подразделение ToyPC, вынимающее всю начинку из алюминиевого корпуса компьютеров eBox, и вставляющее её в выпускающее пластиковые корпуса Edubook и KeyboardPC
• Подразделение Roboard, выпускающее платы и контроллеры для роботов, естественно, с использованием своих же процессоров.

Скрытый текст

Зачем этим тайваньцам отдельный веб-сайт для каждого подразделения, с разным дизайном и противоречивой информацией, я понять не могу — на мой взгляд, это только создаёт путаницу и мешает быстро найти нужный продукт, а в отсутствие перекрёстных ссылок между разными сайтами, ещё и может навести на мысль, что это разные производители, хотя на деле это один и тот же производитель. Но мопед не мой — пишу, как есть.

DMP Electronics начала свой путь с выпуска i386-совместимого процессора по лицензии фирмы ALi. Процессор ALi M6117C включал в себя ядро, являющееся копией Intel 386SX и работающее на частоте 25-40 MHz, и встроенный чипсет ALi M1217B. DMP слегка доработала процессор под свои нужды, и назвала его ALi M6117D. Процессор выпускался в виде 208-pin PQFP Package, и имел следующие характеристики (копирую как есть с сайта DMP):

1. Intel^TM 386SX core (5V — 25-40MHz Operation)
2. Supports EDO DRAM controller including FP mode (4 Bank)
3. Coprocessor Interface
4. ISA interface
5. Peripheral Interface (includes two cascaded 8237 DMA controllers, a 74612 memory mapper, 2 cascaded 8259 interrupt controller, and a 8254 programmer counter)
6. Built-in RTC
7. Programmable 2 channels chip select
8. Built-in PS2 Keyboard Controller and Mouse
9. Built-in WATCHDOG timer
10. 16-bits GPI/O via SD bus and 16-bits independent GPIO
11. IDE interface

На базе процессора M6117D, подразделение ICOP выпускало встроенные платы и даже готовые приборы. M6117D производился до 2007 года, когда был заменён Vortex86SX/DX. Полные характеристики и блок-схема процессора были выложены на сайте DMP, но примерно год назад их оттуда удалили, в связи с выходом из употребления. Для желающих, страница доступна через Web Archive. С точки зрения KolibriOS, этот процессор не интересен, так как KolibriOS требует минимум i586-совместимый процессор для работы (я рассказал о нём лишь для полноты истории).


(Я знаю, что на правой фотографии не процессор, а радиатор, но, к сожалению, в интернете в свободном доступе фотографию самого процессора найти не удалось. Кто первым выложит в комментариях фотографию самого CPU, тот получит от меня приз.) EDIT: Нужен именно Vortex86, а не Vortex86SX/DX (фотографий SX/DX у меня полно).

В конце 90-х годов 20-го века стало ясно, что i386-совместимый процессор и предлагаемые на его базе решения, уже не могут удовлетворить растущие потребности в производительности компьютеров, и DMP Electronics, чтобы не потерять долю на рынке, в 2002 году купила лицензию на производство i586-совместимого CPU у фирмы SiS. SiS более известна, как производитель видеокарт и чипсетов для материнских плат, но 10 лет назад она выпускала и свои собственные процессоры для встроенных систем. Линейка процессоров называлась SiS 55x, и была, в свою очередь, основана на процессоре Rise mP6, права на который, вместе с технологией производства, SiS купила в 1999 г. у Rise Technology. DMP лицензировала процессор SiS550, немного доработала его под свои нужды, и выпустила под именем Vortex86 (M6127D). Сразу скажу, что это название внесло огромную путаницу, так как один его вариант, M6127D, отличался всего одной цифрой от M6117D, о котором я рассказывал выше, но в то же время не имел с ним ничего общего (кроме производителя). Другой же вариант названия, Vortex86, многие в будущем путали с выпущенным через несколько лет Vortex86SX, с которым он также не имел ничего общего.

Vortex86 — это система на кристалле (System-on-a-Chip, SoC): чип в 686-pin BGA-корпусе выпускался по 180nm тех-процессу, и включал в себя, помимо Pentium-совместимого процессора с поддержкой FPU и MMX-инструкций, работающего на частоте 200MHz, также встроенный северный мост, графическую карту и южный мост:

Полная информация о процессоре доступна на сайте DMP. Подразделение CompactPC на базе этого процессора выпускало промышленный мини-компьютер eBox-2300 (не путать с eBox-2300SX, в котором установлен совсем другой процессор: Vortex86SX). Характеристики этого компьютера более чем достаточны для запуска KolibriOS:

Processor	Vortex86 SoC-200MHz (Fanless) i586-MMX compatible, FPU
Memory	128MB SDRAM onboard (Колибри достаточно 8MB)
Flash Memory (Disk)	Support EmbedDisk 32MB to 2GB (Колибри достаточно 1MB disk)
VGA	Shared System Memory Area 8 MB (Колибри достаточно) External 15-pin D-type female VGA connector
Ethernet Interface	Realtek 8100B single chip x 1 Throughput: 10/100 Mbps RJ-45 Ethernet Connector
I/O	Enhanced IDE interface, 44pin box header x 1 Type I/II Compact Flash Slot x 1 Mini PCI Socket x 1 (Optional) RS-232 Port x 2 (Optional) External 6-pin Mini DIN for PS2 Keyboard External 6-pin Mini DIN for PS2 Mouse
Audio	AC97 CODEC, Fully Compliant with AC97 V2.1 Phone Jack for MIC-in and Line-Out
USB	3 connectors (USB 1.1) (2 on Front)
Power Requirement	Single Voltage +5V @2A, w/ ACPI function Support Power Push Button x 1
Dimensions (размеры)	115 x 115 x 35 mm
Weight (вес)	505g
Operating Termperature	0 ~ +60°C

Однако, по непонятным причинам, процессор Vortex86 был снят с производства практически одновременно с самым первым процессором M6117D (в 2007 г.), и заменен абсолютно другим процессором с похожим названием, Vortex86SX. Компьютер eBox-2300 на его базе ещё продавался некоторое время (очевидно, из старых запасов со склада), но уже в 2010 году почти во всех магазинах, им торгующих, висела табличка «Нет в наличии». Никакой информации о том, почему это было сделано, я в интернете найти не смог; на сайте фирмы она тоже отсутствует. Возможно, подсказкой послужит disclaimer, опубликованный в самом низу страницы на сайте www.dmp.com.tw:

Notice: MMP Technology by TPL Group:
DMP has purchased an Implementation License to the Moore Microprocessor Patent (MMP) Portfolio from the TPL Group on Sep. 7 2007. An Implementation License empowers manufacturers of microprocessors and/or other component parts to incorporate MMP technology (i.e. «Implementations»). Supply of semiconductors implementing TPL's MMP technology does not convey a license nor imply a right under any patent, or any other industrial or intellectual property right of TPL, to use such semiconductor in any finished end-user or ready-to-use final product. You are hereby notified that a license for such use may be required from TPL. Contact: [e-mail]

Этот дисклеймер вполне может иметь прямое отношение к произошедшему, так как второй процессор линейки Vortex86 (Vortex86SX) был выпущен именно в 2007 году.

Для выпуска второго процессора линейки Vortex86 (и третьего по счёту у компании DMP), она опять сделала то, что делала в прошлые 2 раза: купила лицензию на производство (и доработку) процессора у другой фирмы. На этот раз, в роли продавца выступила RDC Semiconductor (ещё один Тайваньский производитель x86-совместимых процессоров, даже менее известный, чем сама DMP Electronics).

Сегодня линейка процессоров Vortex86 включает в себя 7 процессоров (кроме оригинального Vortex86, сделанного по лицензии SiS, в основу всех остальных процессоров были положены процессоры семейства IAD 100xx фирмы RDC). Однако, в отличие от M6117D и Vortex86, являвшихся почти полной копией своих «прародителей», в новых процессорах присутствует больше разнообразия: некоторые технологии были взяты всё у того же SiS, и какую-то часть дизайна DMP Electronics привнесла сама. Например, дизайн RDC состоит из 2 чипов (первый — CPU+North Bridge, второй — South Bridge), тогда как дизайн DMP — по-прежнему SoC (1 чип, включающий в себя CPU, North Bridge и South Bridge). Никакой информации о том, какую часть процессора составляют сейчас технологии RDC Semiconductor (а какую — технологии DMP Electronics и/или SiS), я в интернете найти не смог, и на сайте компании она тоже отсутствует. По datasheets можно говорить о порядка 70-80% сходства.

Как бы то ни было, результатом такого поворота стал интересный курьёз: второй процессор линейки Vortex86 (основанный на большинстве технологий RDC Semiconductor) по своей производительности и характеристикам вышел хуже, чем первый процессор (сделанный по технологиям SiS). Третий (Vortex86DX) догнал первый, и только начиная с четвёртого, процессоры стали лучше первого. Но об этом — в следующей части.