Процессоры Transmeta (Обсуждение, бенчмарки, обзор систем на их базе)

[KALDYH]

Обсуждение, бенчмарки, обзор систем на их базе

В теме про NexGen La Forge проявил интерес к процессорам фирмы Transmeta, и я решил создать посвящённую им тему, благо я успел пощупать их оба - и Crusoe, и Efficeon, и есть на руках машинка с первым из них.

Что из себя представляет сабж:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Transmeta
http://www.ixbt.com/cpu/crusoe.html
http://courses.cs.washington.edu/course ... nsmeta.pdf
http://www.vxm.com/Speed.transmeta.html
https://www.cnet.com/news/intel-swings- ... new-chips/ - ответ интела
и т.д. в гугле
Если коротко - это VLIW процессор с собственной архитектурой и системой команд, который изполняет единственную программу - интерпретатор (code morphing software) машинного кода x86. Таким образом, все сложности по обработке запутанного и громоздкого CISC x86, распараллеливание, предвыборка, суперскалярность, предсказание ветвлений и прочее перекладывается с кристалла на программу, позволяя создать компактный, дешевый и холодный процессор с гибкой архитектурой, как утверждали создатели - без потерь в производительности. Посмотрим, так ли это на самом деле.

Итак, достался мне за красивые глаза ноутбук iRU Stilo 1514CD. Не стоит обольщаться "отечественностью" производителя, на самом деле это ребрендинг ECS A531. По этому индексу я и нашёл и обновил BIOS до последней версии. BIOS от AMI, очень архаичного вида, грузиться умеет только с HDD, CD и сети. Также на его плату доступна схема. Документ весьма интересный и примечательный, надо будет поизучать его на предмет особенностей архитектуры и возможности разгона. Модель выпущена в начале 2004 года, таким образом конкурировать ему пришлось с первым поколением Intel Centrino (Pentium M Banias/Dothan) и последними Mobile Pentium III.
Обзоры ноутбука:
http://www.ferra.ru/ru/notebooks/s25397/
http://www.ixbt.com/portopc/iru-stilo-1514.shtml
В своё время это был дешёвый бюджетный (если даже не сверхбюджетный) ноутбук, и это чувствуется: дешёвый пластик, скверный дизайн (с которым странным образом сочетается металлическая крышка), так себе звук и никакая графика, слабая батарея и низкая производительность. К тому же он достался мне изрядно поюзанным и потрёпанным, на фотке заметно. Внешний вид:

По габаритам и весу - самая обычная 14" модель. Перфорация посередине - это левый динамик. Правый под правой сеткой, а под левой сеткой - кулер. Кулер, мягко говоря, странный: радиатор термотрубками выведен за пределы платы и находится как раз под этой сеткой, а под радиатором - вентилятор, и дует он не вверх, как было бы логично, а в стороны! Через боковые вентиляционные щели за пределы корпуса. Таким образом, поток воздуха через радиатор на самом деле минимален, хорошо ещё что процессор действительно очень мало греется. Кулер, кстати, очень шумный и его обороты автоматически не регулируются - к счастью, им можно управлять программно, например через SpeedFan. Такое впечатление, что система охлаждения изначально проектировалась как пассивная, а вентилятор приладили задним числом.

Состав:
Процессор: Transmeta TM5800, 1000 Mhz, Cache 512 Kb. Фото в составе компа:

Память: 256 Мб DDR-2100, один слот под память. Плашка паяльником расширена мною до 512 Мб Контроллер памяти встроен в процессор - что по тем временам было не просто в новинку, это едва ли не первый такой случай!
Чипсет (по сути - один только южный мост): ALI 1535+ rev.A1. USB контроллер ALi M5273 - отдельно.
Видео: SIS 315, 32 Мб выделенной памяти, подключено к шине PCI, LVDS преобразователь SIS301LV
Аккумулятор литий-полимерный, 14.8В, очень маленькой ёмкости в 1800 ма*ч, и не на стандартных банках 18650, а на плоских ячейках. На данный момент давно вздулся, раздув корпус, и не работает.
Винт 20 Гб
Cеть RTL8100
Из интересных моментов: есть Wi-Fi - по тем временам редкость. Родной адаптер - WM168 PRISM3, стандарта 802.11b, висит, что необычно, не на mini-PCI (он там есть, и в нём, что опять-таки необычно, торчит модем), а на USB. Так как адаптеры этого стандарта имеют проблемы с современным шифрованием, а этот впридачу ещё и старый и мало где поддерживаемый, я, недолго думая, произвёл небольшой апгрейд: отпаял его и выселил из ноутбука, а взамен впаял платку на чипе RTL8188CU, выпаянную из горелого планшета. Заработало с полпинка, вот только дрова найти было чуток тяжеловато. Операционную систему для тестов установил Windows XP. Свойства системы:

Как видим, у нас действительно Crusoe 1000 МГЦ, и из 512 Мб памяти системе доступно только 496 - 16 Мб съедает транслятор x86.
Информация CPU-Z:

Из наборов инструкций поддерживается только MMX. Мда, негусто... Еще видно, что кэш L1 - раздельный для инструкций и данных, и составляет 64 кбайт для того и другого. Шина 66 МГц - хм, ну тут сложно сказать... Для процессора Встроенный бенчмарк выдает всего 20 очков. Насчёт моста программа, как видно, врёт - определяет его как M1533 вместо M1535+. Также вопрос вызывает частота системной шины - а какая, строго говоря, у процессора со встроенным контроллером памяти Front Side Bus? Ну уж явно не AGTL+ (Pentium II/III), не QPB (Pentium 4/M) и не EV6 (Duron/Athlon), а между северным и южным мостом могут быть еще и другие типы шин. M1533 - это мост PCI-ISA, так что я предположу, что здесь мы то имеем дело с шиной PCI между мостом и процессором, а относится ли к ней цифра 66 - неясно. Точный ответ можно будет получить только из документации на процессор и анализа схемы. И какая скорость работы памяти? У DDR 2100, заявленной в спецификациях компьютера, тактовая частота - 100 МГц вообще-то. Получается, память работает тут на частоте ниже заявленной и даже ниже минимально сертифицируемой? Или ее тактовую частоту вообще никак программно не узнать? Пока одни сплошные загадки...

Следующим постом пойдут информация из SiSoftware Sandra и результаты бенчмарков...

[zheka]

Весьма интересно! Продолжайте тесты)
Думаю будет что-то на уровне мобильных Coppermine Celeron с частотами 400-600МГц.
Хочется увидеть ещё тесты в WinRAR, 7zip, SuperPi, тестирование потребления и температур. PCI видео чудес не покажет, но 3DMark2001 можно добавить.
А по поводу памяти, возможно встроенный КП имеет свою шину связи с процессором, а CPUZ читает частоту шины на мост. Стоит сделать тест чтения/записи памяти, теоретический предел скорости на 66мгц будет 528мб/с.

[-MiS-]

Тоже есть такая же машинка. И вот хотел спросить - у меня под XP полное отсутствие информации про батарею (уровень заряда и т.д). Это нормально или не поставлен какой-то драйвер? Сколько ноутов видел, так у всех это автоматом отображалось.

[La Forge]

Весьма толково и интересно написано
Производительность Infopro-шкой потестируйте:
http://www.phantom.sannata.ru/forum/ind ... w&o=&st=60

[KALDYH]

Запустил на нём Sandra 2004 SP1. Версия старовата, но более новые при запуске вызывают жёсткую перезагрузку ноута. Скриншоты отчетов решил не делать, экспортировал их в текст. Сборный отчёт по материнской плате (лишние строки и явно недостоверная информация из DMI удалена):



Вот список PCI устройств на шине:

По отчёту видно, что Sandra частенько противоречит сама себе - шина то 66, то 88, то 100, частота процессора то 800, то 1000. Мост тоже не определяет.

Ну а теперь - тесты! Арифметический тест:

Dhrystone ALU - 1732 MIPS, Whetstone FPU - 68 MFLOPS. Обращает на себя внимание удручающе низкая производительность FPU - она даже ниже эталонной для TM5600! Вероятнее всего, в прошивке этого ноутбука - старая, плохо оптимизированная версия CMS. Для сравнения мною выбраны следующие процессоры:
Pentium III той же тактовой частоты в 1 ГГц - быстрее Transmeta Crusoe почти в полтора раза в целочисленной обработке (читай - системное быстродействие) и недосягаемо быстрее по FPU
Itanium 800 МГц (первого поколения) в режиме эмуляции x86 - очень интересное сравнение двух VLIW процессоров! Выходит, что Crusoe оказывается всё же быстрее, хоть и ненамного, но только за счёт тактовой частоты - если домножить производительность Itanium на частоту 1 ГГц, получается, что он имел бы производительность 1768 MIPS, что равно в пределах погрешности. Получается, что эффективность эмуляции x86 у Crusoe и Itanium примерно одинакова. Но - только целочисленная! Вычисления с плавающей точкой Itanium выполняет гораздо эффективнее, к тому же у него есть SSE2 (кстати, небывалая роскошь для столь старого процессора - вот что значит программно реализация x86! Можно добавить новые команды простым обновлением транслятора). И да, Itanium 2 (на скриншотах не приведен) уходит в далёкий отрыв от них обоих.
Ну и дешевый и медленый процессор VIA C3 (Nehemiah) той же тактовой частоты, по сути - прямой конкурент в той же ценовой нише. Целочисленная производительность у него ненамного, но заметно ниже, но в вычислениях с плавающей точкой он опять-таки быстрее (но медленнее референсного TM5600). Похоже, тут Transmeta всё же выигрывает по удельной производительности - правда, не на моей машине
Ну ладно, три последних - это всё-таки экзотика и коллекционная редкость. На втором скриншоте я попытался собрать примеры более доступного и рядового железа: Celeron 600 МГц, Duron 600 МГц, Pentuum III 500 и 750 МГц. Получается, что по целочисленным вычислениям мой Crusoe TM5800 эквивалентен примерно 650 МГц Celeron/Pentium III, по FPU даже сравнивать не стал - там где-то на уровне самых медленных P-1. Ну а архитектура AMD K7 оказывается почти в аккурат вдвое производительнее на мегагерц, и это несмотря на 64к кэш у Duron против 512к у Crusoe.

Мультимедийный тест:

Производительность FPU в этом тесте выравнивается до уровня эталонной - но почему-то разница между TM5600 и TM5800 оказывается слишком мала и явно непропорциональна приросту тактовой частоты с 600 до 1000 МГц. Nehemiah в этом тесте оказывается явно предпочтительнее, Itanium 800 МГц идёт ноздря в ноздрю в целочисленной обработке и в 2.5 раза быстрее - в вычислениях с плавающей точкой, а Pentium III той же тактовой частоты быстрее в разы, даже сравнивать смешно. Сравнимыми по быстродействию оказываются VIA C3 более старой архитектуры Ezra, Celeron 433 (Mendocino, судя по отсутствию SSE), Pentium II 400 МГц. А еще в списках для этого теста нашёлся Pentium M 600 МГЦ, процессор того же поколения и той же применимости - мобильные устройства с низким энергопотреблением. Так вот, и он быстрее более чем вдвое, несмотря на более низкую тактовую частоту!

Тест пропускной способности памяти:

Как мы помним, у нас тут заявлена DDR PC2100. Что-то незаметно Для сравнения взяты самая быстрая система на SDRAM и самая медленная система на DDR - и обе они заметно быстрее. Ниже есть процент эффективности полосы пропускания - и он равен 78%, надо полагать, остальное - накладные расходы трансляции. А итоговая пропускная способность памяти примерно равна PC100 CL2 SDRAM.

Тест эффективности использования кэша:

Тут очень сложно было подобрать эквивалентные системы для сравнения. Видно, что кэш у Transmeta тоже скоростью не блещет: L2 почти вдвое медленнее, чем у Pentium III-600, и очень медленный L1 - как у Pentium II-333 (тактовая частота ниже втрое!) и как L2 у Pentium III-600.

Ну и наконец, раз у встроенной видеокарты SIS 315 заявлена поддержка 3D, я решил потестировать эту машинку в этом явно несвойственном ей амплуа - в 3DMark2001SE. Ну что ж, это всё же лучше, чем я думал:

Разрешение, естетственно, минимальное - 640*480*16. Использовался аппаратный T&L - в свойствах карты он заявлен. Качество картинки и FPS - никудышные, максимальный FPS, что я видел - 16. Полный отчёт проекта тут: Из интересных моментов - обсчёт динамического освещения действительно относительно быстро работает: разница между одним и восемью источниками освещения минимальна, тогда как на Geforce падение производительности в этих двух тестах - многократное.

Следующим постом пойдут тесты в WinRAR, SuperPI, InfoPro

[Rio444]

Попробуйте 3DMark99

[KALDYH]

Ну что, поехали дальше...

Хочется увидеть ещё тесты в WinRAR

WinRAR 3.71, встроенный тест быстродействия. Общая скорость - 102 Кбайт/с. Много это или мало? Ну, вот я сейчас пишу с Pentium III-S 1400@1590, на нём 253 Кбайт/с (пиковая - еще выше).

SuperPi

Попробуйте 3DMark99

Не удалось установить Вот скриншот ошибки:

[KALDYH]

А поизучаю-ка я схему (ссылка в первом сообщении)...
Так, ну во-первых схема датируется 28 августа 2003г - можно считать это датой разработки компьютера.
Дальше некоторые интересные моменты. Страница 2 - процессор, интерфейс оперативной памяти:

2.80k_1% FOR C_VREF SPEC=1.4V +/- 7% FOR TM5800 VER /1.X ( UNDER 933MHz )
2.15K_1% FOR C_VREF SPEC=1.2V +/- 1.25% FOR TM5800 VER 2.X ( ABOVE 1GHz )

Значит, оказывается, этих процессоров было две версии, и они различаются опорным напряжением контроллера памяти. Также рядом виден неразведённый контроллер памяти SDRAM - значит, процессор поддерживает оба типа памяти. Еще видно, что тактовый сигнал для оперативки формируется самим процессором, а не клокером.

На 4 странице видно, что в процессоре присутствует термодиод, а на плате - I2C интерфейс термодатчика для него. Судя по всему, это то, что я вижу в Speedfan - правда, там две температуры, какая к чему относится - пока не выяснил.
Еще на этой же странице есть строки:

SYSTEMS THAT DO NOT INSTALL MODE BIT ROM:
INSTALL PU R407 WHEN CMS IS IN THE SERIAL ROM
INSTALL PD R409 WHEN CMS IS IN THE PARALLEL ROM

К чему они относятся, я не знаю - таких резисторов в схеме нет.

На странице 6 я вижу потрясающую штуку - TDM DEBUG PORT!

Видно, что тут есть JTAG, I2C, несколько прерываний, сброс, сигналы состояний Suspend и интерфейс некоей SROM.

Страница 8 - параллельное и последовательное ПЗУ. Параллельное подключено к мосту и хранит в себе BIOS и CMS (Code Morphing Software)

If used for System BIOS and CMS, install 2M.
In TM5X00 systems, the lower 3/4 of the ROM are protected and unable to be erased (i.e. by an 'erase all' command to the ROM). The unprotect circuit allows CMS to reprogram protected sectors during a CMS upgrade (TM5X00 only). Note how EPROMA[2..1] signals are connected to the 2MB ROM. These signals act as bank selects to select either CMS sectors or BIOS. When CMS has decompressed and is ready to run x86 code, these signals select the highest bank (11) to allow access to the BIOS code.

Получается, что из 2 Мбайт ПЗУ под BIOS используется только верхние 512кбайт - остальное это CMS. Файл обновления биоса имеет размер 256 кбайт и апдейта CMS не содержит. Модель используемой флешки не указана, но согласно https://www.wimsbios.com/forum/motherbo ... t6286.html, это Fujitsu 29F160TE-90PFTN.
Еще тут же есть последовательное ПЗУ (то самое SROM) типа 93LC56 (SPI EEPROM, 2 кбит), и подключено оно напрямую к процессору! Подозреваю, что в нём как раз и хранится загрузчик в нативном коде для CMS из главной ПЗУ.
Также на этой странице приведён ещё один Debug connector, для прошивки SROM.

Страница 9 - клокер, типа ICS9248-176. Шины управления он не имеет, следовательно, программный разгон этого ноута невозможен. Зато есть конфигурационные перемычки, выбирающие опорную частоту 100/66 МГц и включение Spread Spectrum. Можно будет попробовать разогнать эту машину, по частоте памяти и тепловыделению запас огромный, вот только подъем частоты сразу на треть - это всё-таки многовато, может не заработать...

Со страницы 10 - мост ALi M1535+. Вот теперь я точно могу сказать, что с процессором он сообщается по шине PCI.

На странице 11 можно увидеть, что в мосту есть контроллер USB, но он не используется. В принципе, поигравшись перемычками, можно его задейстовать, но портов на старом ноуте и так хватает с избытком.

На странице 12 видно, что один из двух последовательных портов чипсета (напоминаю, у ноутбука внешних последовательных портов нету) куда-то подключен на стр. 15. А на 15 странице ответ - на микроразъем для подключения выносной платы с COM-портом. Таким образом, технически на этой материнской плате он есть (правда, без преобразователя уровней - похоже, он на выноске), надо только включить его в BIOS.

Страница 16 - видеочип. Из интересного тут - таблица конфигурационных перемычек. Правда, большинство из них не разведены, поэтому можно только включить/выключить прерывание VGA (по умолчанию оно выключено, и не факт что можно включить - эта линия PCI может быть уже занята), ну и доступны перемычки выбора типа видеопамяти и типа шины - но переключать из бессмысленно.

Страница 19 - видеопамять. 4 чипа DDR по 4*2M*16 бит, итого 64 Мбайт. У меня, я так полагаю, распаяна половина либо чипы меньшей емкости (я читал, что была версия с 64М видеопамяти). Ширина шины видеопамяти - 64 бит.

Страница 21 - мост LVDS. Оказывается, видеочип не умеет вырабатывать его напрямую.

Страница 23 - USB контроллер ALi M5273. Использовано 5 пар USB - 4 внешних разъема и один для внутреннего Wi-Fi, паяльником можно без проблем (судя по нумерации, у чипа корпус не BGA) добавить еще один порт.

Страница 25 - контроллер клавиатуры ENE3888. Подключена клава, я так посмотрю, как-то очень укуренно. Шина X-BUS, что ли? Мультика (чипа SuperIO) у этого ноутбука нету, большую часть его функций берёт на себя мост, но опрашивать ноутбучную клавиатурную матрицу он не умеет, поэтому это делает отдельный чип.

Страница - 28 слот mini-PCI. Он есть, и это хорошо. А занимает его модем.

Страница 29 - часы реального времени M5819. Они что, тоже отдельным чипом? Голова идёт кругом...

Страница 30 - LPC ROM. Стоп, там ещё и такой есть? А зачем?
На этой же странице - подключение кнопок Internet и E-Mail. Видно, что сканируются они линиями клавиатуры, а значит, должны опрашиваться через скан-коды, а не как события ACPI.

Страница 32 - аудиокодек CMI9739A/CMI9760. Отлично, теперь я знаю, какие драйверы ставить - хотя звук и так есть.

Всё, что ниже идёт - схемы питания, зарядки и т.д. - уже не представляет для нас особого интереса с точки зрения изучения архитектуры системы.

[KALDYH]

Сравнение производительности разных версий CMS (4.1 и 4.2): http://www.pcstats.com/articleview.cfm?articleID=781
Статья про реверс-инженеринг Transmeta CMS: http://www.realworldtech.com/crusoe-intro/
Апдейтилка Crusoe CMS от HP (версия 4.4.03) 1.00 rev C (CMS Upgrade Tool 1.1.16): ftp://ftp.hp.com/pub/softpaq/sp23501-24000/sp23689.exe
2.00 rev B (CMS Upgrade Tool 1.1.21): ftp://ftp.hp.com/pub/softpaq/sp24001-24500/sp24459.exe
Завтра проверю, работает ли это на моем буке.

[La Forge]

Да, а то что-то сильно тормознее эталонного.
А ещё Quake2 в software прогоните - 320х240 & 640х480 - тоже интересно глянуть (в software получается чисто процессорный тест - видеокарта ничего не решает)