Вскрытие покажет! Разбираем карманный компьютер

Конвергенция возможностей полупроводниковых технологий и всеобщего естественного стремления к миниатюризации обеспечила появление мобильных компьютеров, доля которых постоянно растёт. В настоящее время продажи ноутбуков уже превышают продажи настольных вариантов. Однако на ноутбуках процесс минимизации компьютеров не остановился и нашёл своё продолжение в карманных персональных компьютерах (Pocket PC) – КПК или, как их принято называть во всём мире, PDA – Personal Digital Assistant. Их появлению и успешной эволюции в немалой степени способствовало своевременное появление удачной архитектуры и системы команд ARM, получивших своё воплощение и дальнейшее развитие в последовательности процессоров микроархитектуры Intel XScale.

Новая архитектура, комплектующие и созданные на их основе ультракомпактные компьютеры обеспечили появление перспективной отрасли производства соответствующих аппаратно-программных средств. Но, несмотря на малые размеры КПК, их цена, по мнению многих потенциальных пользователей, явно не соответствует области ориентации подобных изделий. Тем более что производители процессоров на многочисленных презентациях довольно часто утверждали, что благодаря применению совершенных технологий большинство традиционных компьютерных компонентов удалось реализовать совместно с процессорным ядром. При этом все они расположены на едином полупроводниковом кристалле в рамках одной микросхемы высокой степени интеграции.

Очевидно, что высокая интеграция должна была способствовать существенному снижению цены конечных изделий. И это действительно так, однако при оптовой цене процессора Intel PXA250 в $39,20 (на момент объявления) выпущенные спустя год на его основе многочисленные модели КПК имели цену $600-800. Такую разницу трудно было объяснить даже широтой функциональных возможностей изделий, тем более что, как известно, цены на процессоры спустя некоторое время после их объявления быстро снижаются.

Ответ на этот вопрос можно попытаться найти через анализ внутренней архитектуры КПК, например, КПК Pocket LOOX 600 фирмы Fujitsu Siemens Computers. Основой внутреннего устройства этого и ряда других КПК, исправно функционирующих у большого числа пользователей, является процессор Intel PXA250 микроархитектуры Intel XScale. Этот процессор, обладающий сравнительно высокими тактовой частотой и скоростью обработки данных, совместно с другими комплектующими составил базис архитектуры многих моделей КПК. Он обеспечил широкие функциональные возможности и высокую производительность данных устройств. Кроме того, процессор Intel PXA250 стал важным этапом эволюции элементов этого типа. Он заложил основы дизайна пришедших ему на смену моделей процессоров Intel XScale и, соответственно, созданных на их базе улучшенных моделей КПК, включая самые современные. Именно поэтому данный процессор заслуживает особого внимания.

Структура и параметры Intel PXA250

Процессор Intel PXA250 был разработан и выпущен корпорацией Intel в 2002 году и ориентирован на рынок карманных персональных компьютеров, смартфонов, коммуникаторов разного типа, включая устройства, снабжённые средствами беспроводной связи, а также встроенные системы обработки данных и т. п.

В основе процессора Intel PXA250 лежит 32 бит RISC ядро Intel XScale, обеспечивающее суперскалярное выполнение команд. Строение этого ядра основано на архитектуре Advanced RISC Mashines (ARM). Система команд Intel PXA250 совместима с ARM версии 5TE ISA (ARM Thumb Instruction Support, ARM DSP Enhanced Instructions). Это обеспечивает преемственность программного обеспечения, разработанного под предшествующие модели, например, Intel PXA210. Начало же было положено процессором Intel StrongARM SA-1110, созданным в соответствии с лицензионным соглашением между компаниями Intel и ARM.

Рис. 1. Структура ядра Intel XScale

Ядро XScale процессора Intel PXA250 обладает следующими характеристиками:

• 32 Кбайта кэш команд;
• 32 Кбайта кэш данных;
• 2 Кбайта мини кэш данных (отдельно от L1);
• 2 Кбайта мини кэш команд (предназначен для резидентной программы отладки, загружается только через порт JTAG);
• 40 бит аккумулятор и расширенное 16-разрядное устройство умножения для обработки мультимедийной информации;
• средства управления памятью инструкций и данных и др.

Совместно с ядром Intel XScale в состав процессора интегрированы следующие технические средства:

• контроллер памяти;
• контроллер тактовой частоты и мощности;
• контроллер DMA;
• контроллер LCD;
• USB Client;
• AC’97;
• I2S;
• MultiMediaCard;
• FIR Communication;
• Syinchronous Serial Protocol Port;
• I2C;
• General Purpose I/O;
• Full Function UART;
• Standard UART;
• Bluetooth UART (стандартный последовательный 960 Кбит UART интерфейс к приемопередающему модулю);
• Real-Time Clock;
• OS Timers;
• Pulse Width Modulation;
• контролер прерываний.

Функциональная схема Intel PXA250, описывающая структуру, интегрированные элементы и контроллеры, входящие в состав данного процессора, представлена на рис. 2.

Рис. 2. Функциональная схема процессора Intel PXA250

Встроенный в состав процессора Intel PXA250 контроллер памяти поддерживает широкий ассортимент типов микросхем с учётом их разной внутренней и внешней организации. Данным контроллером поддерживается: до четырёх банков памяти SDRAM, шесть статических чипов SRAM, SSRAM, Flash, ROM, SROM, а также чипы-компаньоны. Кроме того, в компьютерной системе, созданной на основе Intel PXA250, может быть до двух слотов PCMCIA или Compact Flash. При этом интерфейс системной памяти поддерживает: 100 МГц SDRAM, от 4 Мбайт до 256 Мбайт SDRAM, 4 банка SDRAM по 64 Мбайт.

Встроенный контроллер жидкокристаллического дисплея (LCD) способен работать с пассивными или активными панелями LCD. Этот контроллер обеспечивает поддержку 1, 2, 4 бит серого и 8 или 16 бит цвета пикселов, а 256 бит палитра обеспечивает гибкость. Возможна работа с дисплеем разрешения 1024х1024, однако рекомендованное разрешение – до 800х600 пикселов при 16 бит цвета.

Процессор Intel PXA250 разработан по технологии 0,18 мкм. Поддерживается работа ядра с тактовой частотой 100-400 МГц (для сравнения: максимальная тактовая частота Intel PXA210 достигала только значения 200 МГц). Разные режимы эксплуатации обеспечивают масштабирование компьютерной системы, созданной на основе Intel PXA250, как по производительности, определяемой тактовой частотой, так и по энергопотреблению, зависящему от тактовой частоты и напряжения питания.

Для отладки аппаратно-программных решений компания Intel выпустила специальную платформу Intel DBPXA250. Схемотехнические решения этой платформы нашли воплощение в архитектурах карманных персональных компьютеров, созданных на базе Intel PXA250, например, КПК Pocket LOOX 600. С помощью данной модели мы постараемся рассмотреть основы внутреннего строения КПК и попытаться понять причину существенного отличия цен процессора и созданных на его основе устройств. Но прежде следует напомнить некоторые особенности указанной модели КПК.

Основные технические параметры и конфигурация КПК

Внешний вид КПК Pocket LOOX 600 представлен на Рис. 3, а основные параметры этого компьютера приведены в таблице 1.

Увеличить

Рис. 3. КПК Pocket LOOX 600

Основные параметры КПК Pocket LOOX 600 фирмы Fujitsu Siemens Computers:

Элементы и характеристики	Параметры
Процессор	Intel PXA250 микроархитектуры Intel XScale с тактовой частотой 100-400 МГц
Память	32 Мбайт ROM / 64 Мбайт RAM
Экран	Жидкокристаллический сенсорный экран, разрешение 240x320, 65536 (64 К) цветов
Аудио	Встроенные микрофон и динамик, разъём для наушников.
Аккумулятор	1520 мАч Li-Polymer.
Внешние интерфейсы и разъемы	IrD A, USB, Bluetooth, разъём питания,
Наращивание возможностей	Разъёмы для карт SD/MMCard и карт Compact Flash тип II, возможна установка дополнительных модулей
Вес, г	175
Операционная система	Microsoft Pocket PC

Нелирическое отступление

Для того чтобы получить доступ к внутреннему устройству КПК и его компонентам, необходимо вскрыть корпус КПК, что и было нами выполнено. Однако следует отметить, что подобные операции не всегда бывают безобидными для исследуемых объектов.

Действительно, аккуратно разобранный и в дальнейшем не менее аккуратно собранный КПК отказался корректно работать. Как показала повторная разборка и тщательный осмотр компонентов с помощью сильной лупы, причина неприятностей заключалась в небольшой трещине на разъёме, соединяющим дисплей с основной платой. Конечно, можно было сколь угодно долго успокаивать себя мыслями, что «возможно, так и было всегда», но это не могло вернуть к жизни ранее исправное устройство. И только помощь фирмы «CPS – Технический Центр» позволила вернуть работоспособность КПК перед его возвратом. В связи с пережитым волнением необходимо предупредить, что повторять подобные операции над КПК настоятельно не рекомендуется.

Вниманиe! Ни автор, ни редакция не несут ответственности за нарушение работы устройств вследствие их непрофессиональной разборки!