Тест Vortex86: обзор самого экзотического x86-процессора в истории

Внимание: перед вами подробный и обстоятельный материал, посвященный крайне редким процессорам. Если вы цените глубокий технический анализ, изучение схемотехники референсных плат и детальные бенчмарки — прочтение строго обязательно! Мы давно привыкли к дуополии Intel и AMD на рынке x86-архитектуры, ведь реальных конкурентов не было слышно уже полтора десятка лет. Лишь единицы энтузиастов вспомнят продукцию Cyrix или VIA, а самые искушенные наверняка слышали о TransMeta Crusoe или отечественных «Эльбрусах» — VLIW-решениях, осуществляющих динамическую трансляцию x86-инструкций.

Тем не менее, в мире x86 существует еще одно семейство чипов, известное лишь узкому кругу гиков — это Vortex86 от тайваньской компании DM&P. Данные процессоры производятся по сей день, служат основой для современных компактных ПК и не базируются на чужих готовых микроархитектурах. Недавно в мое распоряжение попал мини-компьютер eBox на базе такого чипа, и в сегодняшней статье мы детально исследуем, протестируем и сопоставим эту экзотику с привычными решениями от Intel и AMD!

Содержание:

1. Предыстория

2. Что я купил?

3. Разбираем

4. Включаем

5. Заключение

❯ Предыстория

На протяжении более чем четырех десятилетий архитектурные потомки классического Intel 8086 доминируют в подавляющем большинстве персональных систем и серверных решениях. И если сегодня на арене остались лишь два мастодонта — Intel и AMD (плюс Zhaoxin, использующая наработки VIA/Centaur, но это совершенно нишевая экзотика), то в бурные 80-е и 90-е годы ландшафт x86-совместимых процессоров был невероятно пестрым…

…взять хотя бы NEC V30: на исходе 80-х японские инженеры сумели спроектировать гораздо более производительную и экономичную альтернативу чипам 8086/80186, дополнив ее расширенным набором битовых команд, поддержкой арифметики BCD и специальным режимом обратной совместимости с 8080. Этот процессор нашел свое призвание в карманных органайзерах и

Самый свежий чип в линейке увидел свет совсем недавно, в 2025 году. Им стал Vortex86EX3, также задействующий концепцию асимметричного мультипроцессинга. Тактовая частота каждого ядра варьируется в диапазоне от 1.2 ГГц до 1.6 ГГц, заявлена поддержка памяти DDR4 с функцией ECC, причем встроенное графическое ядро по какой-то причине отсутствует. Примечательно, что сама DM&P выступает главным сборщиком готовых промышленных компьютеров под маркой eBox, которые сегодня без труда можно обнаружить на отечественных площадках объявлений за скромные 1-2 тысячи рублей. Недавно я обзавелся одним из таких аппаратов, и именно он станет главным героем нашего сегодняшнего разбора и бенчмаркинга!

❯ Что я купил?

Моим трофеем стал мини-ПК eBox-3550MX-AP выпуска 2013 года, приобретенный на местной интернет-барахолке всего за 1500 рублей. На старте продаж его ценник составлял около $250 (примерно 6-7 тысяч рублей по тем меркам). Подобная техника никогда не поставлялась в розничные сети вроде DNS, распространяясь через каналы промышленных дистрибьюторов.

Первое, что поражает при распаковке — габариты гаджета. Он настолько миниатюрный и легкий, что с легкостью умещается на ладони или в нагрудном кармане. Устройство весит всего 300 граммов при скромных размерах 195×95×20 мм; пожалуй, компактнее него выглядывают разве что USB-стики вроде Intel Compute Stick.

Невзирая на скромные габариты, набор коммуникационных интерфейсов на удивление богат. На лицевой панели разместились два порта USB 2.0, пара стандартных 3.5-мм аудиоразъемов для гарнитуры, картовод SD и светодиодный индикатор активности. К слову, механической кнопки включения питания здесь не предусмотрено — компьютер стартует автоматически сразу после подачи напряжения, а роль загрузочного диска исполняет вставляемая SD-карта, поскольку постоянная память на борту полностью отсутствует.

Тыльная сторона содержит дополнительный порт USB 2.0, сетевой разъём RJ-45, видеовыход VGA и порт Mini-USB, через который устройство запитывается. Весь корпус выполнен фрезерованием из цельного куска метала, полностью исключая пластиковые детали. Ребристая верхняя панель служит радиатором, отводящим тепло от процессора через массивную теплопроводящую прокладку. Впрочем, при мизерном TDP в 1 Вт вряд ли требовалось столь серьезное охлаждение 🙂

❯ Разбираем

Процедура разборки предельно тривиальна: достаточно выкрутить четыре крепежных винта на нижней крышке и отсоединить массивный радиаторный кожух.

Внутри обнаруживается миниатюрная печатная плата, лишенная громоздких дискретных элементов, за исключением аккуратно распаянного порта USB 2.0. Никаких жестких дисков или распаянных флеш-модулей — система абсолютно самодостаточна. Знакомые с схемотехникой специалисты сразу заметят пугающую лаконичность текстолита: здесь нет привычных мультиконтроллеров, отдельных чипсетных мостов, ШИМ-регуляторов и прочей рассыпухи.

Центральное положение на плате занимает сердце аппарата — микросхема PMX-1000, более известная под именем Vortex86MX. Ее внутреннее устройство включает:

• Вычислительное ядро на архитектуре mP6 с 6-ступенчатым конвейером, блоком FPU и набором инструкций SIMD. В модификации MX ядро функционирует на частоте 1 ГГц, однако в плане поддерживаемых инструкций процессор застрял на уровне Pentium III / Pentium 4. Объем кэша скромный: всего 32 КБ L1 и 256 КБ L2 — показатели ранних чипов семейства Willamette.

• Контроллер памяти DDR2, работающий в одноканальном режиме на частоте до 400 МГц (эквивалентно DDR2-800) и поддерживающий адресацию до 1 ГБ RAM. Это соответствует аппаратной базе ранних платформ LGA775.

• Двухканальный интерфейс IDE с нативной эмуляцией SD-карт (накопитель SD подключается и определяется системой как стандартный жесткий диск).

• Шину LPC для сопряжения с внешним мультикапчером при необходимости.

• 2D-видеоконтроллер, совместимый со стандартами VESA и DirectDraw, оснащенный аппаратным блоком ускорения растра (блиттером) и функциями прорисовки примитивов. Подобная производительность отсылает нас к графическим ускорителям из девяностых — S3 Trio или ATi Mach64.

• Контроллеры периферии: PCI, HDAudio, ISA, USB, PS/2, I2C, LPT, GPIO.

• Систему ФАПЧ (PLL) для внутренней тактовой генерации периферийных шин (24/25 МГц), шины PCI (33 МГц) и подсистемы памяти DDR2. Поскольку внешний северный мост и системная шина FSB отсутствуют, множитель процессорной частоты регулируется напрямую через настройки BIOS.

И все это размещено в 720-контактном корпусе BGA, выполненному по нормам ~90-нм техпроцесса! Согласитесь, впечатляет.

Чуть правее распаяны две микросхемы оперативной памяти Micron стандарта DDR2 емкостью по 128 МБ каждая. Еще два чипа находятся на обратной стороне платы, что суммарно дает 512 МБ ОЗУ. SPD-микросхем здесь нет, поэтому рассчитывать на апгрейд памяти, увы,

Неподалеку обнаруживается дополнительный модуль памяти Winbond на 64 МБ. Его точное назначение остается загадкой (возможно, он выделен под нужды интегрированного видеоадаптера).

Рядом с батарейкой CMOS расположился аудиокодек Realtek ALC262, включающий четыре 24-битных цифро-аналоговых преобразователя и три АЦП — стандартное решение, применявшееся в тысячах материнских плат того времени.

Силовая часть включает четыре независимых линии питания:

• 5 В — поступает от разъема Mini-USB и задействуется исключительно для питания внешних USB-устройств; внутренняя логика эту шину не использует.

• 3.3 В — формируется миниатюрным импульсным преобразователем, питая аудиокодек, слот SD-карт и периферийные модули внутри процессора.

• 1.8 В — генерируется отдельным ШИМ-контроллером для подсистемы памяти DDR2, линий ввода-вывода VIO процессора и служит опорным напряжением для межмикросхемного обмена.

• 1.0 В — вырабатывается еще одним импульсным стабилизатором для питания процессорного ядра. Это самый мощный и энергоемкий контур во всей системе.

К сожалению, маркировку ШИМ-контроллеров считать не удалось, но схемотехнический принцип предельно прозрачен. Инженеры сразу заметят, что питание процессорного ядра выполнено по простейшей однофазной схеме — никаких многофазных зон регулировки, сложных цифровых контроллеров с обратной связью и динамического изменения VCore 🙂 При желании силовые элементы можно заменить хоть на классические линейные стабилизаторы AMS1117.

Возле сетевого разъема RJ-45 установлен PHY-контроллер Ethernet от компании Mingtek, в то время как MAC-узел (т.е. сетевой адаптер) интегрирован непосредственно в кремний процессора.

На обратной стороне платы сосредоточены компоненты обвязки процессора, слот для карт памяти, те самые микросхемы DDR2 и две 28-контактные площадки, подозрительно напоминающие посадочные места под ПЗУ в корпусах SOIC.

А вблизи светодиода питания находится контактная площадка для кнопки включения, которая распаивается на других модификациях плат этого семейства.

Вот такая спартанская простота! Полноценный x86-компьютер, состоящий из единого процессора, нескольких чипов памяти и трех стабилизаторов напряжения… такую плату на основе референсного дизайна способен развести даже студент профильного вуза 🙂

Для сравнения, в том же Intel Compute Stick задействован сложнейший специализированный контроллер питания AXP209 с обилием LDO-линий и DC-DC преобразователей.

❯ Запускаем

Прежде чем приступать к тестам, необходимо подготовить загрузочный носитель с операционной системой. Мой выбор пал на карточку MicroSDHC емкостью 32 ГБ (класс 10) в комплекте с переходником на полноразмерный формат SD, а в качестве первой ОС была выбрана FreeDOS. Запускаем утилиту Rufus и формируем загрузочный диск:

Переносим карточку в eBox и подаем питание. Нас приветствует классический интерфейс AMI BIOS образца 2010 года — об UEFI здесь еще не слышали.

Сам BIOS на удивление функционален: присутствуют настройки периферии, тактовой частоты процессора и даже таймингов оперативной памяти (не пора ли заняться оверклокингом DDR2?). Пожалуй, наиболее ценной для любителей ретрогейминга опцией является возможность изменения процессорного множителя.

Кроме того, в BIOS необходимо активировать режим эмуляции IDE-накопителя через подключенную SD-карту.

Сохранив настройки, перезагружаем систему и загружаемся во FreeDOS. Я заранее записал на носитель подборку игр и диагностических утилит для оценки возможностей нашей необычной платформы:

Первым делом проверяем пропускную способность дисковой подсистемы с помощью утилиты HDDSpeed. Поскольку используется карта 10-го класса, бенчмарк фиксирует честную скорость линейного чтения на отметке 10 МБ/с.

Запуск классического теста 3DBenchmark приносит солидные 1103 балла. Процессор уверенно опережает Pentium III 800 (ядро Coppermine) и отстает всего на 400 очков от мощного AMD Athlon Thunderbird 1400C.

Переходим к игровым тестам. Проекты в низкоразрешенных 2D-режимах EGA/CGA мы затрагивать не станем — очевидно, что они будут порхать здесь без малейших усилий. Сфокусируемся на 2.5D и трехмерных хитах, начав с Duke Nukem 3D. В разрешении 800×600 игра выдает стабильные 60 FPS, однако принудительное снижение тактовой частоты процессора делает управление заметно «ватным».

Оригинальная Need For Speed демонстрирует стабильные 60 кадров в секунду при разрешении 640×480. Великолепный показатель для игры, обсчитывающей графику силами центрального процессора.

Однако настоящим лакмусовым бумагом для железа той эпохи традиционно выступает первый Quake. Здесь нагрузка ложится и на программный рендеринг, и на математический сопроцессор (FPU), не говоря об обсчете физики и геометрии уровня. И здесь Vortex86MX проявляет себя блестяще: в разрешениях 640×480 и 800×600 игровой процесс идет при вполне комфортных 30–35 кадрах в секунду.

Впрочем, в режиме 1280×1024 ситуация закономерно ухудшается — кадровая частота проседает до 15 FPS. Играть еще можно, но плавности уже явно не хватает.

Любопытно, что вместо громоздких драйверов DM&P поставляет компактный набор библиотек для разработки софта, включающий модули для работы с дисплеями, сетевые стеки и драйверы последовательных портов — словом, всё необходимое. Помимо DOS, на платформу Vortex86 можно без особого труда водрузить Windows CE (неожиданно!), Windows XP, Vista, 7, а также различные дистрибутивы Linux. Правда, следует помнить, что у модификации Vortex86SX отсутствует математический сопроцессор FPU, поэтому установить туда полноценную XP не получится!

❯ Заключение

Вот такой самобытный x86-процессор на протяжении последних 19 лет развивают инженеры DM&P. Нельзя сказать, что это бесполезная игрушка — перед нами отличная компактная основа для ретро-компьютера, надежный контроллер для управления устаревшими станками и промышленными линиями, а также любопытная микроконтроллерная платформа для DIY-проектов. Да-да, если вы сейчас поперхнулись чаем или кофе — на базе Vortex86 выпускалась даже полностью совместимая с Arduino плата под названием 86Duino!

К слову, мне было бы крайне интересно поэкспериментировать с графикой Nvidia ION, Radeon Xpress, VIA Chrome9 HC или Trident Blade, а в перспективе — написать собственную трехмерную демо-версию под старые GPU. Если у вас в закромах хранятся интересные тонкие клиенты, раритетные ноутбуки на необычном железе или классические платформы AMD времен Socket 939 / Socket A — пишите в личные сообщения, с радостью подготовлю новый материал!

Ну а я надеюсь, что статья оказалась вам интересна. Подписывайтесь на блог, чтобы не пропускать свежие публикации каждую неделю! А если вам близка тема ремонта, модификации и программирования для старых устройств — добро пожаловать в мой Telegram-канал ‭«Клуб фанатов балдежа‭», где я публикую закулисье процесса, анонсы статей и полезные заметки. Дополнительные видеоролики (не всегда дублирующие текстовые обзоры) можно найти на моем YouTube-канале.

Если вы хотите безвозмездно передать в дар какое-нибудь интересное железо и увидеть по нему разбор — смело пишите мне в Telegram. Меня чрезвычайно интересуют самые разные гаджеты: от игровых приставок, смартфонов и карманных КПК до ретро-компьютеров и старых ноутбуков. Кто знает, возможно, героем следующего материала станет лэптоп из девяностых? 🙂

Все предоставленные для обзоров устройства остаются в моей коллекции и не продаются. В планах — открытие полноценного музея, где каждый экспонат будет сопровождаться QR-кодом со ссылкой на мою статью. Кто знает, быть может, уже на следующей неделе я подробно расскажу о технике из вашей юности? 🙂

Кстати, у меня в наличии имеется GameBoy Advance SP, под который страсть как хочется написать собственную игру. Однако мой аппарат пострадал от попадания воды и кофе. Не завалялся ли у кого-нибудь донорский экземпляр с мертвой платой, откуда можно было бы демонтировать контроллер питания? Мне требуется версия AGS-101.

Возможно, вас заинтересует:

• Многосегментный Linux-маршрутизатор на Netplan и Nftables: DMZ, SNAT/DNAT, MGMT, диагностика и многое другое

• Зачем в нем пять NE555? Оживляем переговорное устройство из кабины лифта

• Как использование нейросетей изменило игровую индустрию и homebrew-сцену

Новости, обзоры продуктов и конкурсы от команды Timeweb.Cloud — в нашем Telegram-канале ↩

 

Источник