ТЕМА НОМЕРА |
Порог сердца РОМАН КОСЯЧКОВ rk@computerra.ru
Simplex sigillum veri.
Когда свершилась очередная, кажется, четвертая по счету, революция в нашей отрасли и наступила эра персональных компьютеров, я был совсем еще молодым человеком. В начале - середине 80-х меня больше заботило, как выбить машинное время на новейшем двухмашинном комплексе СМ-1420.16, чтобы навсегда распрощаться с набивкой перфокарт для ЕС-1022, чем какие-то заморские новости. Конечно, статьи и тематические выпуски ТИИЭР (русский перевод IEEE Proceedings), посвященные первым IBM PC или Apple Lisa, будоражили воображение, но все-таки серьезного отношения к себе не вызывали - так, игрушки. В результате революция прошла мимо, а мы ее просто наблюдали и никак в ней не участвовали. Следующей революции пришлось ждать почти двадцать лет, но, похоже, на этот раз многие из нас уже не будут статистами.
У новой революции два лица, если хотите, две ипостаси. Первая: подключение к Сети как непременный атрибут любого компьютера. Вторая, логически продолжающая первую: повсеместность этого подключения. А повсеместность подразумевает под собой как развитую сетевую инфраструктуру, так и мобильность самих компьютеров. Если сформулировать вышесказанное в виде лозунга, то получится нечто вроде "Все и везде!".
CISC-процессоры для КПК CISC-процессоры (от Complex Instruction Set Computer - компьютер с комплексным набором команд) принято относить к традиционной архитектуре. В КПК применяются (или применялись до недавнего времени) CISC-процессоры с системами команд Motorola 68000 и Intel х86. Систему команд, совместимую на уровне ассемблера с процессорами Motorola 68000, на которых были построены классические Apple Macintosh, имеют процессоры Motorola серии DragonBall, выпускаемые с 1995 года. Наибольшее распространение получил MC68EZ328 (DragonBall EZ), разошедшийся в миллионах экземпляров. Этот 32-разрядный процессор с тактовой частотой 16,58 или 20 МГц имеет 16-разрядную внешнюю шину данных, интегрированный контроллер DRAM, LCD-видеоконтроллер с поддержкой до 16 градаций серого и UART-контроллер ввода-вывода с поддержкой IrDA. Математический сопроцессор отсутствует. Производительность процессора составляет всего-навсего 2,7-3,4 MIPS в зависимости от тактовой частоты, однако его сильная сторона вовсе не в производительности, а в малом энергопотреблении. На основе DragonBall EZ фирма Palm Computing (когда-то - подразделение 3Com, а еще раньше - подразделение US Robotics) разработала КПК с перьевым вводом серии Palm под управлением Palm OS. Клоны этих КПК выпускают IBM, Handspring и некоторые другие производители. С января фирма Motorola производит новый процессор семейства DragonBall - MC68VZ328 (DragonBall VZ). Он полностью совместим с DragonBall EZ, имеет повышенную тактовую частоту - 33 МГц, соответственно производительность его несколько выше - 5,4 MIPS. Основное отличие нового процессора от предшественника - встроенная поддержка цветного LCD-дисплея и памяти типа SDRAM. Впрочем, DragonBall EZ тоже поддерживает цвет, однако для этого требуются дополнительные логические схемы. MC68EZ328 и MC68VZ328 выпускаются в корпусах TQFP (100 выводов) и BGA/TQFP (144 вывода) соответственно. Стоимость процессоров DragonBall невелика: 16-мегагерцовый EZ при поставках партиями от 10 тыс. штук обходится в $8,5 за штуку, 20-мегагерцовый EZ - $10, а 33-мегагерцовый VZ - $11. Систему команд х86 реализует процессор V30 компании NEC, на основе которого построены клавиатурные КПК Psion Series 3 фирмы Psion UK PLC. Это 16-разрядный 8086-совместимый процессор с пониженным энергопотреблением. Частота - от 3,84 до 27,684 МГц. КПК работают под управлением операционной системы SIBO (Sixteen Bit Organizer, или, как иногда ее называют, EPOC 16). Psion Series 3 все еще встречается в продаже по цене от 80 долларов. Вслед за Psion Series 3 пришли Psion Series 5mx, Psion Revo, Psion Series 7 на основе 32-разрядных RISC-процессоров ARM (ARM-7100 и -710Т, 18-36 МГц) и Intel StrongARM, работающие под управлением операционной системы EPOC 32 от компании Symbian (последней совместно владеют лидеры рынка телекоммуникаций: Ericsson, Matsushita Communication, Motorola, Nokia и, конечно же, Psion UK PLC). По большому счету этим перечень CISC-процессоров, применяемых в современных КПК, и ограничивается. Как видите, выбор невелик. Тем не менее процессоры Motorola DragonBall встречаются как минимум в двух третях продаваемых сегодня КПК, и объемы их продаж продолжают расти. Однако процессоры традиционной архитектуры для рынка КПК, видимо, достигли пика своего развития, и вскоре следует ожидать их заката.
RISC-процессоры для КПК Основные принципы RISC-архитектуры были провозглашены почти два десятка лет назад - в пионерской работе Дэвида Дитцела (David Ditzel) и Дэвида Паттерсона (David Patterson) "The Case for a Reduced Instruction Set Computer" ("Преимущества компьютера с ограниченным набором команд"). И теперь подавляющее большинство процессоров если и не полностью построены по этим принципам, то хотя бы реализуют отдельные элементы RISC. Процессоры для КПК - не исключение в этом ряду. Именно в КПК RISC-архитектура может раскрыться в наибольшей степени. Дело в том, что КПК предъявляют к процессорам довольно жесткие требования. С одной стороны, высокая производительность, с другой - низкое энергопотребление, с третьей - малый размер кристалла и с четвертой - дешевизна. Всем этим требованиям RISC-процессоры удовлетворяет полностью, прежде всего благодаря своей простоте (соответственно, меньшему числу вентилей на кристалле) по сравнению с процессорами традиционной архитектуры. Лидирующей RISC-архитектурой на сегодняшний день является MIPS от компании MIPS Technologies. По лицензии процессоры с такой архитектурой выпускают фирмы Sony, Toshiba, NEC, Philips и некоторые другие. Одними из самых распространенных являются, пожалуй, процессоры NEC VR4111, VR4121 и Philips PR31700. Для примера рассмотрим последний. 32-разрядный Philips PR31700 предназначен прежде всего для КПК с клавиатурным (Handheld Personal Computers) и перьевым (Palm-size Personal Computers) вводом. Он базируется на процессорном ядре PR3901 (система команд MIPS R3000A) и содержит дополнительный набор системной логики, например, интегрированный цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor - DSP), позволяющий легко реализовать программный модем. Помимо DSP на кристалле реализованы LCD-видеоконтроллер, контроллеры памяти типа DRAM, HDRAM, SDRAM и SRAM, контроллеры Flash-памяти, PCMCIA, серийных портов и многое другое. Кэш команд процессора имеет объем 4 Кбайт, а кэш данных - 1 Кбайт. Тактовая частота - 73,7 МГц при частоте 64-разрядной системной шины около 15 МГц, производительность - 72 MIPS. В процессор встроены средства управления энергопотреблением, в частности предусмотрен режим полной остановки - 0 МГц тактовой частоты. Philips PR31700, выпускающийся в пластиковом корпусе LQFP с 208 выводами, применяется в КПК Philips Nino 500 Palm-size PC, Philips Velo 500 Handheld PC, Sharp Mobilon HC - 4000/4100/4500/4600 Handheld PC, Compaq C-Series Handheld PC и некоторых других. Еще одна популярная RISC-архитектура - SuperH от Hitachi. Она известна довольно давно, прошла несколько этапов развития - от первых процессоров SH-1 (SH7034 и SH7020) до недавно анонсированных SH-5 (SH8ххх). На сегодняшний день в КПК, как правило, используются процессоры SH-3 (SH7707-SH7709A) и, пока значительно реже, SH-4 (SH7750-SH7751). SH7709 (SH-3) - это 32-разрядный процессор с унифицированным (для программ и данных) кэшем емкостью 8 Кбайт, тактовой частотой до 133 МГц и частотой системной шины до 66 МГц (обычно 20-25 МГц). В микросхему интегрированы контроллер памяти типа SDRAM, LCD-видеоконтроллер, контроллеры PC Card, последовательных портов и т. п. Вариант исполнения SH-3E дополнительно содержит 32-разрядный математический сопроцессор, а вариант SH3-DSP - цифровой сигнальный процессор, аналогичный тому, что входит в состав процессора Philips PR31700. Корпусировка - QFP/TQFP/CSP с 144/208/216 контактами соответственно. Производительность SH-3 в зависимости от варианта исполнения и тактовой частоты колеблется от 78 до 173 MIPS. На процессорах Hitachi SH7709a или SH7709 основаны Hewlett-Packard Jornada 680 Handheld PC, Hewlett Packard Jornada 420 Palm-size PC, Hewlett Packard Jornada 430se Palm-size PC, Casio Cassiopeia A-20 Handheld PC, LG Phenom Express Handheld PC, всех и не перечислить. Процессоры SH-4, использующиеся, например, в КПК Compaq Aero 8000, имеют суперскалярную архитектуру, 64-разрядную внешнюю шину данных (SH7751 - 32-разрядную), тактовую частоту до 200 МГц (Aero 8000 - 128 МГц), частоту системной шины до 100 МГц, 16-килобайтный кэш данных, 8-килобайтный кэш команд. Они изготавливаются по технологии 0,25 мкм, корпусировка - QFP/PBGA с 208/256 выводами. Производительность - от 230 до 360 MIPS. Энергопотребление процессоров SH-4 в зависимости от режима работы лежит в пределах от 50 до 900 мВт. SH-5 (SH8ххх) будет еще быстрее (700-1000 MIPS), в том числе благодаря тактовой частоте 400 МГц при частоте шины до 133 МГц, а также 64-килобайтному кэшу первого уровня (по 32 Кбайт для данных и для команд). При этом процессор будет потреблять не более 400 мВт. SH-5 поддерживает память типа 64-разрядной DDR/SDRAM. И, наконец, на мой субъективный взгляд, самая мощная RISC-архитектура - StrongARM от фирмы ARM (Advanced RISC Machines). ARM совсем не новичок на рынке процессоров для КПК. Достаточно сказать, что ее продукты использовались в "классике жанра" - Apple Newton MessagePad. Сегодня процессоры ARM и StrongARM (разработаны совместно с Digital; ныне развитие этой архитектуры ARM продолжает в сотрудничестве с Intel) применяются в Hewlett-Packard 820, Psion Series 5mx и некоторых других КПК. Процессоры семейства StrongARM будут широко использоваться в КПК на платформе Pocket PC от Microsoft, в частности, на версии такого процессора с тактовой частотой 206 МГц построен Palm-size КПК Compaq iPaq H3600. Самыми типичными представителями архитектуры StrongARM являются чипы Intel SA-1100 и SA-1110. Например, SA-1110 - 32-разрядный RISC-процессор, программно совместимый с архитектурой ARM V4, имеет кэш команд объемом 16 Кбайт, а кэш данных - 8 Кбайт. Микросхема поддерживает карты PCMCIA, память типа DRAM, SRAM, SDRAM, Flash-память, в нее встроен LCD-видеоконтроллер, 16550-совместимый UART, есть поддержка IrDA и USB. Intel SA-1110 корпусируется как mBGA с 256 выводами. SA-1110 исполнен по технологии 0,35 мкм с тремя слоями металлизации, содержит 2,5 млн. транзисторов, работает на частотах от 133 до 206 МГц (Intel SA-1100 - 133/190 МГц) и потребляет от 50 до 400 мВт (Intel SA-1100 - 50-330 мВт). А на подходе очередное поколение процессоров Intel StrongARM. В конце года на рынке появятся новые модели с частотами от 150 до 600 МГц, производительностью от 185 до 750 MIPS и энергопотреблением от 40 до 450 мВт. Мощности этих процессоров будет достаточно, чтобы реализовать в КПК практически любые функции, в том числе, например, программное проигрывание MPEG-2. Ситуация аналогична той, что складывается на рынке ноутбуков. Самые мощные из них по производительности вплотную приблизились к настольным компьютерам. Видимо, КПК ждет та же судьба, а значит, грядут серьезные перемены на спокойном доселе рынке. Посудите сами, с 1996 года в КПК семейства "Палмов" ставятся процессоры Motorola DragonBall, претерпевшие с тех пор лишь косметические изменения. Тем не менее, продажи этих КПК неуклонно росли, так как реализация ограниченного набора утилитарных функций, свойственных данному классу устройств, большего и не требовала. Но сегодня пользователи ждут от КПК большего, и производители готовы предоставить им новые возможности. Вне этого краткого и далеко не исчерпывающего обзора остались, например, VLIW-процессор ТМ3120 Crusoe от Transmeta, поскольку о нем написано уже достаточно много, и х86-совместимые процессоры (точнее, микроконтроллеры) Elan от Advanced Micro Devices, писать о которых в приложении к рынку КПК пока особенно нечего. Одно можно сказать с уверенностью: на рынке карманных персональных компьютеров RISC-архитектура постепенно побеждает, так как любая из рассмотренных архитектур - MIPS, SuperH или ARM - имеет хороший потенциал развития и рыночную перспективу. Именно между процессорами RISC-архитектур и, быть может, VLIW-процессорами семейства Crusoe пойдет борьба за новый передел рынка. Что же касается CISC-процессоров Motorola DragonBall EZ и VZ, то их дальнейшая рыночная судьба, несмотря на сегодняшнее лидерство "Палмов" на рынке КПК, совершенно не ясна. Эти процессоры уже устарели, и их производительность не удовлетворяет современным требованиям, сдерживая дальнейшее развитие Palm OS в сторону расширения функциональности. Судя по всему, восторженные отзывы бета-тестеров о новейшей платформе Pocket PC от Microsoft (подробнее о ней можно прочитать в одной из статей темы номера) полностью оправдались, и, по мере выхода на рынок все большего числа устройств на основе мощных RISC-процессоров под управлением этой операционной системы, "Палмы" постепенно могут стать архаикой. Впрочем, не исключено, что фирма Palm Computing просто держит джокера в рукаве, не показывая его до поры другим игрокам на рынке. В частности, вопрос об использовании в новых моделях "Палмов" RISC-процессоров с архитектурой ARM фирмой Palm Computing интенсивно изучается. Но скоро мы вс§ узнаем - борьба за лидерство уже началась. Ваши предложения и замечания ждем по адресу: tails@computerra.ru
|
Предыдущая рубрика: КАФЕДРА ВАННАХА
Подвижный в подвижной среде ИЛЬЯ ХРУПАЛОВ Порог сердца РОМАН КОСЯЧКОВ Четвертая попытка РОМАН КОСЯЧКОВ Пути-дороги, или Quo vadis ВАДИМ ИВАНЧЕНКО |