Procesory v kapesních počítačích: StrongARM a XScale

Při psaní článku o Fujitsu/Siemens Looxu, prvním kapesním počítači (zřejmě) osazeným následníkem procesoru StrongARM - XScale - jsem si uvědomil, že nevím vlastně o genezi procesorové platformy StrongARM ani jejího následovníka téměř nic. I zapátral jsem na Altavistě - a s překvapením zjistil, že počátky vývoje StrongARM procesoru vedou až k britské firmě Acorn, která se - kdysi dávno - pokusila konkurovat Sinclairovu ZX Spectru svým vlastním osobním počítačem. Ten byl postavený nikoliv na CISC procesoru Zilog Z80, nepsaném to standardu té doby (Intel nechutně zaspal a nechal se ukolébat úspěchem svého procesoru i8080), ale na svém vlastním

RISC procesoru ARM

.

Na poli osobních počítačů dopadl tento pokus špatně, procesor (nebo spíše jeho myšlenka) se však ujaly. A jak že to pokračovalo dál ? Standardně: giganti se požírali mezi sebou:

1985 Acorn Computer Group vyvinul první komerční RISC procesor 26. dubna 1985) 1987 Acorn ARM procesor má - jako první RISC procesor použitý v "levném" počítači - světovou premiéru 1990 Advanced RISC Machines ARM™ se vyděluje z Acornu a společně s Apple Computer spolupracuje na vytvoření nového mikroprocesorového standardu. VLSI Technology se stává investorem a kupuje první licenci. 1991 ARM uvádí první RISCové procesorové jádro, ARM6 1995 V únoru 1995 Digital a ARM uzavírají partnerství, podle něhož Digital smí vyvíjet a prodávat rodinu nízkopříkonových RISC procesorů založených na ARM 32bitové RISC architektuře 1997 Digital uvádí na trh StrongARM SA-1100 jako první reálně používaný StrongARM procesor 1998 17. května 1998 získává Intel od Digitalu StrongARM, PCIBridge a Networking divize a jako součást toho i továrnu v Hudsonu, která StrongARM čipy vyrábí. 1999 Intel uvádí na trh StrongARM SA-110 Microsoft uvádí Windows CE 3.0. OS podporuje procesory StrongARM, MIPS a SH3 2000 Intel uvádí na trh StrongARM SA-1110 a ohlašuje platformu XScale jako nástupnickou platformu StrongARM 2001 Microsoft redukuje počet procesorů podporovaných OS PocketPC 2002 na jediný: StrongARM. Ten se tak stává vítězem na trhu kapesních počítačů postavených na OS PocketPC 2002. Intel uvádí na trh první procesor řady XScale: i80200

.

Současný stav je takový, že existuje firma

ARM Ltd.

s provozovnami po celém světě, která licencuje technologie ARM těm nejzvučnějším jménům - viz marketingový koláč:

Jednou z firem, které zakoupily licenci, je i Intel, který vlastní mj. licenci na výrobu a vývoj procesorů StrongARM - a úspěšně jí využívá. Velká většina kapesních počítačů, vyráběných v současné době, které používají OS PocketPC 2002, "jede" právě na intelovském StrongARM procesoru (a stejně tomu bude zřejmě i u nových Palm PDA s OS PalmOS 5).

Jaké jsou základní technické parametry procesoru SA-1110, nejpoužívanějším současném procesoru řady StrongARM ?

Procesor:	Intel StrongARM SA-1110
Frekvence:	206 MHz
Výkon:	235 Dhrystonů, 330 MIPS
Napájecí napětí jádra:	1,75 V
Napájecí napětí CPU:	3,3 V
Příkon:	< 400 mW při práci ("normal mode") < 100 mW v klidu ("iddle mode") odběr < 50 uA ve "sleep" módu
Rozsah pracovních teplot:	0 až 70 C
Výrobní technologie:	0,35 um, 3-vrstvá
Počet tranzistorů:	zhruba 2,5 miliónu
Bližší údaje:

Takto vypadá jeho vnitřní struktura:

Blíže se asi nemá cenu rozepisovat, podrobnější údaje zájemce najde v PDF dokumentu nebo přímo na

stránkách Intelu

.

Nástupcem StrongARM řady je řada XScale. První procesor z této řady (Intel 80200) již byl uveden na trh. Základním rozdílem je použití nové 0,13/0,18 um technologie, která umožní snížit příkon, zvýšit pracovní frekvenci a dále omezí nároky na chlazení procesoru.

Co je zásadní a důležité: instrukční sada nové procesorové řady

bude zpětně kompatibilní

s StrongARM, takže - co "jede" na Vašem stávajícím (třeba) iPAQu by mělo fungovat i na nových procesorech.

Pracovní frekvence XScale procesorů bude údajně začínat na 400 MHz, další modely budou pracovat na 600MHz a 733MHz. Při výkonu 733MHz by měl příkon procesoru zhruba kolem 0,8W což je přibližně dvakrát více než u stávajícího 206MHz Strong ARM - údaje se však různí, jiné zdroje uvádějí příkon při této frekvenci kolem 1,3W. To již je poměrně dost, uvážíme-li že značný příkon má i barevný TFT displej.

Nároky na akumulátory rozhodně nepoklesnou...

Efektivita zpracování instrukcí oproti XScale procesorům nestoupla - výkon v MIPS při stejné frekvenci je v tabulkách uváděn zhruba stejný (nebo spíše o něco málo nižší). To je ale nezbytná daň za změnu architektury, která umožňuje u XScale řady "jít" na vyšší hodinové frekvence (obdobná situace nastala i u Pentia 4 - tam však bylo porovnání výkonů v neprospěch nového modelu při stejném hodinovém kmitočtu ještě výrazně horší).

A takto vypadá Intelem poskytnutá tabulka benchmarků, srovnávající StrongARM a XScale procesory:

Procesor:	Intel XScale i80200
Frekvence:	400MHz, 600MHz, 733 MHz
Výkon:	550 MIPS, 750 MIPS, 915 MIPS
Napájecí napětí jádra:	1,75 V
Napájecí napětí CPU:	3,3 V
Příkon:	< 900 mW / 733 MHz < 400 mW / 600 MHz < 150 mW / 400 MHz
Rozsah pracovních teplot:	0 až 70 C
Výrobní technologie:	0,18 um, 3-vrstvá
Bližší údaje:

.

A opět vnitřní struktura:

Co říci závěrem ? Myslím, že Intel opět jednou trefil do černého. Je nesporné, že nároky na výpočetní výkon budoucích kapesních počítačů budou výrazně narůstat - ne, určitě ne kvůli aplikacím stylu Adresář a spol. Kapesní počítač se stane téměř organickou součástí každého člověka - bude v něm rádio, televize, telefon, tenký klient, přehrávač audio a video záznamů - a samozřejmě vše to, co je v dosavadním kapesním počítači.

Má slova potvrzuje i to, že i Palm (a tím i všechny firmy, využívající PalmOS) se do budoucna rozhodl vydat cestou ARM procesorů - krok, který by ještě před pár měsíci očekával jen opravdu málo kdo.

Cesta je to ale ještě dlouhá...