monobogdan

Друзья! Многие ли из вас застали такую легендарную видеокарту, как S3 ViRGE? Когда-то этот GPU стоял чуть ли не в каждом втором офисном компьютере: благодаря дешевизне и заявленной поддержке 3D-ускорения, эту видеокарту просто сметали с полок магазинов. Далеко не все могли себе позволить ATI Rage, Riva TNT и уж тем более 3dfx Voodoo и очень разочаровывались в свежекупленной видеокарте, когда пытались поиграть в новомодные игры тех лет. На момент написания статьи, в сети слишком мало материала о том, как работали видеокарты 90-х «под капотом», однако мне удалось найти даташит на видеочип, SDK для программирования 3D-графики специально под него и некоторую документацию. Я решил исправить это недоразумение и начать развивать отдельную рубрику о работе старых видеочипов: начиная от S3 ViRGE и заканчивая GPU PS2 и PSP. Сегодня мы с вами: вспомним о S3 ViRGE, узнаем о том, как работали видеокарты в 90-х годах, затронем 2D и 3D режим и почему они тесно связаны между собой, посмотрим на проприетарное графическое API S3 ViRGE и раскроем причину, почему же этот GPU был таким медленным!

❯ 3D графика на ПК: начало

В начале 90-х годов 3D-графика на обычных домашних компьютерах была редкостью. Профессиональные GPU применялись только на дорогущих графических станциях, которые использовались в кинематографе или различных симуляциях, а также на дорогих японских игровых автоматах. У простого обывателя не было доступа к аппаратным средствам рендеринга 3D-графики.

SGI Indigo

Однако это не значит, что 3D-графики не было вообще. Прогресс развития домашних процессоров шёл семимильными шагами и гиганты рынка —Intel,AMDи в некоторой степени Cyrix, выпускали всё новые и новые процессоры с повышенными тактовыми частотами, а ближе к середине 90-х — и с SIMD (MMX). Поскольку многие техники для отрисовки трехмерного изображения были разработаны ещё в 60-х — 70-х годах, игроделы к началу-середине 90-х во всю использовали некоторые наработанные техники из кинематографа для растеризации 3D-графики прямо на процессоре — так называемыйсофтварный рендеринг.

Одной из самых известных техник 90-х являлась 2.5D графика с использованием рейкастинга — когда картинка на экране выглядит как трёхмерная, однако по факту весь мир представлен в виде 2D-координат, а эффект «пола и потолка» был как бы фейковым. Принцип его работы довольно прост: от глаз игрока для каждого горизонтального пикселя (т. е. при разрешении 240х320, у нас будет 240 проходов) пускаются «лучи» и ищется пересечение с ближайшей стеной относительно угла обзор из глаз игрока. Из этого пересечения берется дистанция до этой стены (на основе дистанции и угла считается «высота» данной строчки стены) и считается какую строчку текстуры необходимо вывести в этой точке. Одними из первых игр с применением этой технологии стал Hovertank и Wolfenstein 3D, а технология применялась практически до конца 90-х. Одной из самых лучших реализаций рейкастинга — движок Duke Nukem 3D, Build Engine, написанный Кеном Сильверманом.

Однако не одним 2.5D мы были едины. Шли годы, в СНГ многие люди продолжали наслаждаться 8-битными и 16-битными играми на клонахNESи SMD. У некоторых уже появлялась PS1, которая позволяла играть в игры с довольно хорошей 3D-графикой, однако на ПК 3D-игры были доступны не всем. Но в 1996 году выходитQuake— новейший шутер от первого лица от id Software с настоящей, трушной 3D-графикой и переворачивает всю индустриюFPSс ног на голову. Посудите сами: Джон Кармак умудрился реализовать достаточно быстрый софтварный рендерер, который мог вполне сносно работать на Pentium 75Мгц в разрешении 320x240. А ведь помимо отрисовки кадра, игре нужно было просчитывать логику монстров (довольно примитивную, к слову), обрабатывать столкновения, просчитывать видимую геометрию с помощью BSP-дерева и обрабатывать клиент-серверную логику самой игры. Это была самая настоящая революция в мире 3D игр на ПК.

В 1997 году, id Software выпустили glQuake — порт Quake с софтрендера на OpenGL, плюс своеобразную прослойку для совместимости с API 3dfx Glide (на видеокартах Voodoo) и подмножества OpenGL, используемым в игре. Порт на OpenGL позволял разгрузить ЦПУ, перенеся всю отрисовку графики с процессора на 3D-ускоритель. Сам по себе, OGL как графическое API, представлял из себя лишь набор спецификаций, который мог быть реализован как в программном виде, так и в аппаратном производителем видеокарты (на примере Windows — OpenGL32.dll это программная реализация, которая при необходимости обращается к atioglxx.dll/nvoglvxx.dll — аппаратной реализации OpenGL от вендора видеочипа). Однако, OpenGL корнями уходил именно в отрисовку промышленной графики, а DirectX всё ещё находился в зачаточной форме, из-за чего многие производители разрабатывали собственное графическое API: из известных мне, могу подчеркнуть ATI CIF (C Interface), 3dfx Glide и проприетарное SDK S3 ViRGE. Некоторые вендоры поддерживали целые игровые движки — например, BRender и RenderWare.

Отдельные 3D-акселлераторы потихоньку начали завоевывать сердца геймеров и создавать новый сегмент рынка. Серьезные видеокарты от известных производителей, такие как 3dfx Voodoo, ATI Rage и Riva TNT стоили достаточно дорого и многим были не по карману. Зато существовало множество видеокарт с 3D-ускорителями от других производителей, про некоторые из них вы могли даже не слышать: отдельные дискретные видеокарты Intel (i740), видеокарты от производителя чипсетов SiS и конечно же, видеокарты от S3 с сериями ViRGE и Savage. Видеочипы от Intel и SiS делали упор на D3D 7.

Intel i740

S3 ViRGE была весьма неплохой видеокартой с точки зрения 2D-ускорения. Сейчас 2D принято считать частным случаем 3D (по факту, 2D-спрайты — это 3D-квады, состоящие из двух треугольников), однако в то время для работы с памятью видеокарты и аппаратного ускорения некоторых операций, таких как блиттинг (BitBlt) существовало отдельное графическое API — DirectDraw. С этим у ViRGE было всё хорошо — он поддерживал довольно высокое разрешение экрана (при желании, объём видеопамяти можно было нарастить и установить разрешение ещё выше) и умел ускорять часть операций как DDraw, так и GDI.

Однако, ViRGE разочаровывал многих геймеров 90х своей производительностью в 3D-графике. На коробке с бюджетной видеокартой красовались красивые надписи о 3D-графике следующего поколения, а на фотографии можно было увидеть некую игру про мехов с невиданной графикой!

По факту, ViRGE подходил для 3D-игр не особо хорошо. Конечно в те годы никто особо не плевался от FPS и при желании, игру могли пройти и в 15, и в 20 FPS. Однако производительность софтварного рендерера иногда была даже выше, чем у растеризатора ViRGE, а игры должны были быть специально адаптированы под неё (т. е. портированы для использования S3DTK). Тайтлов с адаптацией по этот GPU было немало: как минимум, Tomb Raider и MechWarrior 2 (который шел в комплекте с игрой). Польские ребята из известной многим Techland даже написали прослойку S3D -> OpenGL, позволявшей запускать Quake на ViRGE. Производительность была не ахти…

Видеокарт от S3 нашлись и у меня, причём сразу несколько — ViRGE в PCI-исполнении и Trio в AGP-исполнении! Иногда я их использую для проверки старых материнских плат, которых у меня не так уж и много — рабочих на PGA370 и ниже у меня совсем нет. Однако остаётся вопрос, как эти видеокарты работали под капотом? Давайте узнаем!

❯ «Под капотом»

Исторически сложилось так, что 3D и 2D акселераторы могли быть отдельными и формально не зависящими друг от друга устройствами. Архитектура IBM PC в зависимости от «поколения», предполагала сразу несколько типов видеоадаптеров, которые были стандартизированы под определенный тип мониторов. Один из таких адаптеров, VGA, стал стандартом на долгие годы, в то время как два других использовались в совсем ранних машинах. Их ключевое отличие было в организации видеопамяти и цветности — CGA/EGA предполагал разбитие пространства экрана на т. н. битплейны (один байт содержал информацию о нескольких пикселях и если не ошибаюсь, для сохранения адресного пространства сегменты экрана необходимо было переключать аля банки памяти) и былпалитровым, в то время как VGA предполагал как палитровый режим, так и полноценный RGB и мог отразить весь фреймбуфер в линейную область адресного пространства. Кроме того, долгое время VGA использовался для обозначения разрешения дисплея: QVGA — половина VGA (320x240), VGA (640x480), широкоформатный WVGA (800x480) и т. п.

EGA-монитор

Другой особенностью была полная (насколько мне известно) обратная совместимостью друг с другом. Например, GeForce 7xx, как один из последних GPU, который поддерживал Legacy BIOS, теоретически вполне мог работать и с EGA режимами, и с CGA через соответствующие видеорежимы int 10h!

3D-режимы же никак не были стандартизированы и каждый производитель реализовывал работу с ними по разному — как уже говорилось ранее, кто-то реализовывал поддержку совсем молодого D3D и OpenGL (насколько мне известно, лучше всего с OpenGL было у NVidia. Остальные вендоры поддерживали OGL, но были свои болячки — у ATI они тянулись чуть ли не до середины-конца нулевых), а кто-то делал собственное графическое API и работал с видеочипом почти напрямую. Первые 3D GPU использовали шину PCI, которую почти сразу заменила более скоростная, но интерфейсно и софтварно почти идентичная шина AGP, а затем уже появился PCI-E, который оставался тем же PCI в софтовом плане, но был дифференциальным и последовательным, а не параллельным как интерфейсы-предшественники.

Дабы понять, как работают первые видеокарты, необходимо узнать о том, как происходит процесс отрисовки 3D-графики в общем случае. В мире программирования графики это называетсяконвейероми состоит он как минимум из нескольких этапов:

Установка состояний: Программа задаёт источники света на сцене, параметры Z-буфера и Stencil-буфера, какую текстуру(ы) следует наложить на рисуемую геометрию и с какой фильтрацией, какой тип аппаратного сглаживания использовать и т. п.
Ранее, каждый стейт необходимо было устанавливать отдельно, при необходимости — для каждого DrawCall'а. После подготовки состояния, программа вызывает соответствующую функцию отрисовки.

Обработка геометрии: Геометрия не поступает в растеризатор «как есть», в мировых координатах. Растеризатор оперирует вершинами в нормализованныхClip Spaceкоординатах — обычно, это [-1, -1… 1, 1], где 0.5 — центр экрана по каждой оси. Именно поэтому сначала необходимо провести этап трансформации геометрии для перевода из некой глобальной системы координат (которая может выражаться в метрах или, например, в пикселях) в Clip Space. Для этого чаще всего координаты (корректнее — трансформации) представляются в виде трех перемноженных матриц — model (мировые координаты геометрии), view (положение «глаз» в мире, или по простому камера. Умножая model на неё, мы получаем координаты объекта в пространстве камеры) и projection (матрица проекции, которая преобразовывает координаты из пространства глаз в тот самый Clip Space. Именно в этой матрице задается FOV для перспективной проекции и виртуальные размеры экрана для ортографической матрицы). После этого, координаты каждой вершины трансформируются полученной ModelViewProjection матрицей и получается финальная позиция для Clip Space. Звучит как сложный учебник матану, по факту всё очень просто. :)

Детали реализации низкоуровневого матана, в том числе перемножения матриц и построения матриц трансформаций и проекции знать желательно, но необязательно. Сейчас этим занимаются очень удобные математические библиотеки — например, glm, dxmath или d3dx.

Кроме того, ранее именно на вершинном этапе считалось освещение для уровня. В некоторых видеочипах была возможность аппаратного расчета источников света, в некоторых — только программная на ЦПУ.

На видеокартах тех лет, в том числе и S3 Virge, трансформацией вершин занимался центральный процессор, из-за чего было довольно серьёзное ограничение на количество вызовов отрисовки и число треугольников в одной модели. Видеокарты с аппаратной, но всё ещё не программируемой трансформацией вершин появились лишь к GeForce 2 — называлась эта технология T&L (Transform and Lightning) и её преимущество было в том, что у видеокарты были специализированные векторные сопроцессоры, способны быстро пересчитывать векторные операции (а у ЦПУ, в свою очередь, развивались SIMD наборы инструкций, позволяющие выполнять несколько операций над float одновременно). В некоторых случаях, был даже отдельный программируемый векторный сопроцессор как, например, в PlayStation 2, что позволяло реализовать вершинные шейдеры ещё в 2000 году! На современных видеокартах, этапом трансформации в самом простом случае управляют вершинные шейдеры. Помимо этого, есть возможность создания геометрии «на лету» с использованием тесселяции и геометрических шейдеров, а совсем недавно появились Mesh-шейдеры, которые объединили несколько подэтапов конвейера в один.

Растеризация: Сам процесс отрисовки геометрии на дисплей с данными, полученными с прошлого этапа. Именно на этом этапе треугольники (или иные геометрические примитивы) закрашиваются определенным цветом или на них накладывается текстура. В процессе растеризации есть такое понятие, как интерполятор — специальный модуль, который интерполирует несколько значений в барицентрических координатах растеризуемого треугольника, дабы текстурный юнит мог наложить определенный участок текстуры на фрагмент треугольника.

В современных видеокартах этот этап конвейера программируется пиксельными (или фрагментными) шейдерами. В старых видеочипах (исключение — вроде-бы частично программируемый GPU Nintendo 64, поправьте в комментариях, если не прав) этот процесс строго определен в каждом GPU и не программировался. Именно поэтому такой подход к рисованию графики назывался Fixed function pipeline. Были ещё комбайнеры, но они появились заметно позже — когда в видеокартах появилось уже несколько текстурных юнитов, способных смешивать несколько текстур одновременно.

Делая вывод, мы можем понять, что S3 Virge и другие видеочипы были устройствами, которые умели рисовать лишь тот уровень графики, который был заложен производителем с завода. Такой подход называется фиксированным конвейером — Fixed Function Pipeline. Сейчас разработчики видеочипов перешли с фиксированного конвейера на программируемый (шейдерный). Уже начиная с SM2.0-SM3.0, на современных видеокартах появилась возможность создавать крутое и достаточно сложное освещение и различные эффекты, которые стали неотъемлемыми в современных играх.

Кроме того, важно понимать, что в видеопамяти ранних видеочипов хранился только фреймбуфер, а немного позже — текстуры, именно поэтому VRAM в старой документации называют «текстурной памятью». Вообще, некоторые нюансы первых версий OpenGL тянуться именно из особенностей работы первых видеокарт. Вспомнить хотя бы первые функции для старта отрисовки геометрии и загрузке вершин на видеокарту — это были связки glBegin/glVertex/glEnd:

glBegin(GL_TRIANGLES);

glVertex3f(0, 0, 0);

glVertex3f(1, 0, 0);

glVertex3f(1, 1, 0);

glEnd(); // Для одного треугольника

glBegin(GL_TRIANGLES);

for(int i = 0; i < numTriangles; i++) { glVertex glVertex glVertex }

glEnd(); // Для меша

Даже сам glBegin/glVertex/glEnd появились не спроста. Геометрию на видеокарте начали хранить только в начале нулевых (и то не везде — привет встройкам Intel и S3).

Но перейдем к особенностям работы S3 ViRGE. Даташит лежит в свободном доступе, благодаря чему мы можем более подробно ознакомиться с характеристиками этого видеочипа и о том, как он работал под капотом.

В основе у нас лежит 64-х битное ядро, которое могло обрабатывать как 2D-графику с аппаратным ускорением, так и 3D-графику. Ядро работало на частоте 135МГц с встроенным RAMDAC (модуль, отвечающий за вывод картинки на аналоговые разъемы — VGA и DVI, однако выводом на TV-тюльпаны занимался отдельный чип TV-энкодер). Современные видеочипы перешагнули планку 1ГГц, однако сравнение исключительно по частоте некорректны — архитектуры очень сильно отличаются. Помимо этого, видеочип умел декодировать видео с интерполяцией и аппаратно «помогать» процессору с скейлингом видео (например, когда вы разворачиваете плеер на весь экран) и даже рендерить видео в текстуру (что позволяло реализовать, например, телевизоры в играх)!

3D движок поддерживал следующие возможности:

• Затенение по Гур.о

• Маппинг текстур с перспективной коррекцией и билинейной/трилинейной фильтрацией, а также мипмаппингом.

• Depth-буфер, сэмплинг тумана и поддержка альфа-блендинга (прозрачной геометрии).

Чип поддерживал две шины — PCI и менее известную VLB (Vesa Local Bus, очень условно ISA)
Помимо этого, у чипа не было встроенной памяти — к нему необходимо было подключать внешнюю DRAM-память 2/4/8Мб. От её количества зависело максимально-поддерживаемое разрешение экрана. Текстуры при необходимости хранились в ОЗУ.

Видеопамять когда-то расширялась за счёт дополнительных модулей! Эту видеокарту можно расширить аж до 8МБ!

Поддерживаемые разрешения экрана:

Для DirectDraw и ускорения 2D-графики в Windows была реализация аппаратного BitBLT — копирования пикселей в точку на экране. Она поддерживала все режимы, которые были в реализации этой функции в Windows — от монохромных, до 24-х битных. Без альфа-блендинга, само собой. Но тут нет ничего необычного — многие видеочипы тех лет предоставляли простое 2D-ускорение.

Интереснее реализация отрисовки 3D-графики. Каждый треугольник описывался 3-мя регистрами на каждый параметр — координата X, Y для каждой точки, текстурные координаты и т. п. Всего для отрисовки одного треугольника могло потребоваться до 43 регистров! Весьма немало. И именно из-за этого в свое время появились glBegin/glVertex/glEnd!

Параметры сэмплера (текстурного юнита) задавались регистрами, которые определяли формат пикселя текстуры и сам тип фильтрации. Как я уже говорил выше — поддерживалась билинейная и трилинейная фильтрация и проприетарный формат сжатия текстур, который стал стандартом: S3TC или DXT.

Для программирования S3 ViRGE было разработано собственное C SDK — S3DTK, которое состояло из сэмплов и заголовочных файлов для общения с GAPI видеочипа (или видеочипом напрямую, если игра предназначена для DOS). При этом вполне не исключено, что GAPI для Windows работало с видеокартой напрямую, предоставляя PCI-драйвер лишь как прослойку для обмена данными. Поскольку это не D3D, для игр с поддержкой видеоускорения требовалось качать специфические версии. Некоторые игры (как Quake 2) поддерживали мультирендер, но не поддерживали S3 ViRGE.

Весь графический API помещался в один заголовочный файл. API было не простым, а очень простым и понятным — думаю, даже разработчикам-новичкам было легко начать программировать под ViRGE!

Формат вершин был фиксированным и зависел от того, как вы рисовали геометрию на экране:

GAPI поддерживало различные типы треугольных списков, а также точки (POINT для спрайтов и систем частиц) и линии:

#define S3DTK_TRILIST 0

#define S3DTK_TRISTRIP 1

#define S3DTK_TRIFAN 2

#define S3DTK_LINE 3

#define S3DTK_POINT 4

Фактическое API для рисования умещалось в 9 функций и ещё несколько функций для инициализации библиотеки, преобразования адресного пространства и работы с Windows.

Для работы с состоянием видеочипа служили две функции — SetState и GetState. Именно они отвечали за то, как рисовалась геометрия на экране:

А для фактического рисования примитивов служили функции TriangleSet и TriangleSetEx! Да, это альтернатива DrawPrimitives/DrawArrays в современных GAPI. Никаких индексов тогда ещё не использовалось! Функции принимали указатель на массив вершин и их количество, а также на тип рисуемой геометрии (треугольники, линии и т. п.). В Ex версии, можно было «пачкой» установить стейты параллельно с рисованием — такой подход используется в DX10+ API — стейты тоже задаются исключительно «пачками», только теперь они поделены на подгруппы.

Для 2D-рисования были свои, отдельные функции — для блиттинга. Поддерживался ColorKey/хромакей — прозрачным считался определенный цвет, переданный как параметр функции

Основной причиной медлительности S3 ViRGE был низкий филлрейт. При отрисовке примитивов, которые занимают большое пространство экрана, FPS резко просаживался даже с примитивными кубиками и пирамидками. Однако, если не насаживаться на филлрейт и делать что-то типа 2D-поля и 3D-танчиков, то производительность оставалась вполне приемлимой.

❯ Заключение

История S3 закончилась поглощением компанией VIA. После этого, компания разрабатывала интегрированную графику специально для чипсетов VIA, а материнские платы на этих чипах пользовались довольно высоким спросом. Поэтому нередко взяв старый бюджетный ноутбук, года эдак 2005, можно найти в нём VIA Chrome — наследника легендарного S3 Savage! Проблемы у такого подхода тоже были — из-за наследия из конца 90х, ранние Chrome по сути поддерживали только D3D 7.0 и OpenGL ~1.4. Несколько позже, в 2009 году, компания выпустила S3 Chrome 540 GTX — одну из последних видеокарт на собственной архитектуре. Этот видеочип был достаточно современным и поддерживал DX10.1, OpenGL 3.0. Интересно, реально ли найти эту видеокарту сейчас?

По итогу мы можем сделать вывод, что первые 3D-ускорители были относительно простыми устройствами «под капотом» и их можно было программировать чуть ли не «напрямую». Многие старые видеочипы получили свои локальные прозвища и стали легендарными, однако их архитектура и принцип работы оставались тайной. По крайней мере, в рунете точно.

S3 Trio

Насколько я понимаю, неравнодушные инженеры после закрытия 3dfx и слияния S3 с VIA решили «слить» даташиты в сеть, за что им большое спасибо! Ведь теперь мы имеем возможность посмотреть на принцип работы таких устройств сами!

Материал подготовлен при поддержке TimeWeb Cloud. Подписывайтесь на меня, мой Telegram и @Timeweb.Cloud, чтобы не пропускать новый материал каждую неделю!

Китайские инженеры не перестают удивлять. Практически каждый год они умудряются в очередной раз уронить планку цены ниже плинтуса и представить рабочее полноценное устройство за довольно небольшие деньги. Примеров тому достаточно: новые кнопочные телефоны с цветными дисплеями по 500 рублей, планшеты со здоровыми 10" матрицами по 2-3 тысячи рублей, полнофункциональные смартфоны за 2 тысячи рублей. Недавно мне удалось пощупать ещё один плод сумрачного гения из Китая: миниатюрный нетбук с дисплеем 7" из далекого 2011-2012 года, который продавалсяновымза 40$. Да, это полноценное устройство: с аккумулятором, дисплеем, клавиатурой, Ethernet, Wi-Fi и тачпадом! Более того, устройство поддерживает дуалбут в Windows CE, Linux, Android, а ещё у устройства есть множество интерфейсов к внешнему миру, что превращает его в очень дешевый и довольно перспективный «одноплатник». Интересно, что за девайс придумали китайцы? Тогда добро пожаловать под кат!

❯ Как они вообще появились?

Ещё в середине нулевых с момента появления первых интернет-планшетов, за подобными девайсами широко закрепилось названиеMID— Mobile Internet Device. Это были миниатюрные устройства, которые имели довольно широкие мультимедийные возможности и необходимый минимум для доступа в интернет: Wi-Fi/Bluetooth/Ethernet и встроенный браузер, позволявший грузить полноценный Web 2.0 страницы.

MID были довольно дорогими устройствами и предназначались скорее для гиков, нежели для обычных людей. Примерно к 2010 году на рынке дешевых и довольно производительных чипсетов уже появилось, как минимум, несколько игроков: Ingenic с MIPS-чипсетами JZxxx (известные как процессоры журнала VOGUE и чипсет Dingoo A320), Actions Semiconductor со своими MIPS-чипами для MP5-плееров, в некоторой степени SiRF со своими SoC для навигаторов на Windows CE (тоже, если не ошибаюсь, MIPS) и тайваньский гигант VIA Technologies, который уже был известен как один из немногих производителей x86 процессоров. Помимо разработки x86 процессоров, у компании VIA было подразделение, ответственное за разработку ARM-чипсетов —WonderMedia Technologies.

В задачи этого подразделения входила разработка высоко-интегрированных решений, которые можно было бы использовать в нетбуках и планшетах — очень популярный сегмент рынка в конце 2000-х начале 2010-х годов. Тайваньские и китайские инженеры хотели сделать действительно очень дешевые нетбуки, где взаимозаменяемо всё: материнские платы, дисплеи, клавиатуры, динамики и разъёмы. Так и произошло: на dealextreme, aliexpress и иных онлайн-маркетплейсах появилось довольно большое количество различных нетбуков по 50 баксов, что по тем деньгам было около 1.500-1.700 рублей. Однако работали они далеко не всегда на WM8650: я встречал устройства и на иных чипах, иногда совершенно мне неизвестных. Но подавляющее число подобных буков работали именно на WM8650 — именно по названию процессора их до сих пор иногда можно найти на онлайн-барахолках за копейки.

Судя по утекшей схеме на WM8650, разработкой референса занималась сама WonderMedia и давала производителям электроники практически готовую платформу, на базе которой те могли разрабатывать свои устройства. И всё бы ничего, однако компания, судя по всему, поставляла сразу готовые процессорные модули (также известные как System on Module — системы на модуле) с определенной конфигурацией по NAND и ОЗУ, которые оставалось припаять к основной плате, на которой уже будет разведена необходимая периферия. Это кардинально снижало сложность выпуска уже готового устройства. При желании, плату для WM8650 можно хоть дома протравить, запаять на неё модуль и попытаться запустить!

Я уже давненько искал подобные девайсы себе в коллекцию: они отнюдь не редкие, но большинство из них либо отправились в металлолом, либо у них есть какие-либо дефекты. Однако недавно, шерстя «юлито», я всё же нашёл себе вполне живой экземпляр за 650 рублей. К сожалению, у устройства отгрызли пару кнопок на клавиатуре и разбили дисплей, однако для меня это отнюдь не было проблемой — в девайсе ведь хотелось покопаться, ранее у меня уже текли слюнки и я обсуждал сdlinyjэтого красавца. :)

Когда девайс пришёл, я осмотрел его и понял, что проблемы гораздо серьёзнее, чем казалось на первый взгляд: АКБ уже не держит, петли разболтаны до ужаса, а матрицу кто-то разбил прям «в хлам» (вероятно, кулаком). Давайте разберем его и рассмотрим поближе!

❯ Что внутри?

Несмотря на то, что это ультрадешёвое устройство, разбирается оно вполне как и обычные ноутбуки: откручиваем задние винты крышки аккумулятора, отключаем АКБ (осторожно, на таких устройствах они очень дутые, хоть и посажены в ноль), вытаскиваем клавиатуру, отщелкивая несколько клипс, отключаем шлейф и снимаем поддон, отключив шлейф тачпада.

А вот и наша основная плата. Однако самое интересное здесь с обратной стороны: давайте сначала глянем на шлейф дисплея и разберем рамку. В устройстве используется TN-матрица с 50pin шлейфом (они стандартизированы), TTL-интерфейсом и разрешением 480х800. Такие матрицы найти не проблема: в основном, встречаются они найти в планшетах 2011-2012 года и в современных 7" игровых консолях. Не исключено, что вы сможете найти их в автомобильных телевизорах, магнитолах, или, например, домофонах. Сразу же нашлась причина слабых петель: винтики банально вылетели из резьбы, однако сама резьба была целой (вероятно, что-то очень резко дёрнул устройство со психу).

Замена нашлась сразу: я взял дисплей с китайской реплики iPad тех же лет и… на том же WM8650! Обратите внимание на модуль Wi-Fi: сам он выполнен в виде USB-свистка и расположен около матрицы, а от него идёт 4 провода прямо к пятачкам USB на плате. Здесь много что реализовано на USB. :)

После установки нового дисплея, я подсобрал устройство и попробовал включить: девайс был полностью рабочим и дал изображение!

Дальше устройство разбирается крайне просто: мы откручиваем петли, откладываем экран в сторону и вытаскиваем плату. Судя по ручной пайке периферии, девайс собирался либо в подвальных, либо в полуподвальных условиях, но здесь есть много интересного! Первым делом мы смотрим на процессорный модуль, который припаивался поверх основной платы: на его выводах есть подписанные пятачки, а на сам модуль есть схема в интернете. При желании, его можно выпаять и попробовать запустить его самому. А можно подпаяться к его интерфейсам (i2c/spi/uart) и получить к ним доступ из под Linux или WinCE!

Помимо чипсета WM8650, на плате также можно найти NAND-память и две банки ОЗУ по 128Мб, а также SPI флэш-память с записанным на неё «BIOS» этого устройства — SPL и загрузчиком U-Boot.

Дальше на плате встречается чарджер АКБ, контроллер клавиатуры от производителя процессора Тетриса — Holtek HT82B40A (вероятно, USB), USB-хаб GL850G (чуть ли не второй по важности чип в этом устройстве, почему — читайте позже), сетевой контроллер VIA VT6113, сетевой контроллер физических уровней (по простому — именно этот чип преобразует байты в дифференциальные сигналы Ethernet) S16013LF, кодек VT1603A. Да, это всё :) Конечно на плате дисплея есть ещё бустер напряжения подсветки, но в целом — это практически весь нетбук. Да, такой простой! Его и дома при большом желании развести можно — благодаря простоте платы, в целом можно было наладить простенькое производство плат и масок и вручную собирать подобные девайсы в условиях настоящего подвала!

В целом, это вся конструкция нетбука. Да, как говорится, всё гениальное — просто! Исходя из информации, полученной анализом платы, мы приходим к следующему выводу:

• Чипсет: ARMv5 600мгц, одно ядро, нет GPU, но есть 2D-ускоритель и блок декодирования видео.

• NAND: 4гб

• ОЗУ: 256Мб DDR2

• Дисплей: 7" TN-матрица 800x480, TTL 50pin.

• Интерфейсы: USB, I2C, SPI, UART. Сеть: Ethernet, Wi-Fi

С аппаратной частью разобрались. Мне лично очень понравилась простота конструкции данного девайса. Учитывая, что некоторые пятачки подписаны, есть возможность превратить девайс в эдакий одноплатник — только с уже готовым дисплеем, клавиатурой и тачпадом. Давайте посмотрим, что же это за девайс в программном плане!

❯ Софт

В программном плане девайс тоже весьма интересен. Для WonderMedia есть порт аж 3 ОС: Windows CE, Linux и Android (тесно связанный с портом Linux). Windows CE считается основной: её есть возможность как дуалбутить с USB-флэшки (чем пользовались некоторые вендоры для тотальной экономии и вместо NAND-чипа распаивали 2гб USB-флэшку… почему это было дешевле — мне неизвестно), так и с NAND или SD. Кроме того, вендоры часто предоставляли возможность перепрошивки устройства на Android 2.2. Бегает он здесь не очень быстро, но достаточно сносно: по крайней мере, в своё время этого хватало для базового сёрфинга интернета и просмотра мультимедиа. А порт дистрибутивов Linux, насколько я понимаю, развивали уже сторонние разработчики. Прошивки всё ещё можно найти на профильных сайтах типа 4pda — и никаких проблем с их поиском не будет.

Прошивки можно легко модифицировать и миксовать между собой, не забывая сохранять ядро вашего устройства — поскольку половина девайса выполнена в виде USB-модулей, никакой devicetree не нужен. Однако, прошивка для 10" нетбука не встанет на 7" — у вас будет белый экран из-за несовместимости драйверов дисплея. Теоретически, можно попробовать воткнуть прошивку от китайского айпада на этом чипсете, но это уже близко к извращению.

Мы же посмотрим на WinCE такой, каким его представляет нам производитель. Китайцы довольно сильно заморочились, дабы устройство походило на обычный нетбук на старой доброй Windows XP и даже дописали свой софт!

Девайс включается довольно долго — около 3-4 минут при «холодном старте». Занимательно, что даже анимацию загрузки U-Boot замаскировали под эдакий «типа Windows». :) Видно что инженеры хотели сделать что-то типа OLPC (One Laptop Per Child).

После загрузки девайс работает весьма сносно. Производительность далека от современных девайсов и находится примерно на уровне… Win98 машин на Pentium III. Но в целом, за свою цену машинка работает весьма сносно. Другой вопрос, что в 2011-2012 году, настоящий ноутбук на P III можно было взять в пределах тех же 2-х тысяч рублей, а то и дешевле!

В девайсе из коробки работает и Wi-Fi и Ethernet, никаких внешних манипуляций не нужно. В целом, машинка может весьма пригодится как терминал: устройство очень компактное и легкое, живет от нормально АКБ относительно долго, а под устройство есть как клиенты RDP/VNC, так и SSH/Telnet (порт Putty).

Девайс может пригодится не только сисдаминам и DIY-щикам, но и стать «гаражным» нетбуком или резервным устройством для просмотра кино или… даже игр! В WM8650 (но не в WM8505) есть аппаратный декодер h263 видео, вплоть до 720p. Поскольку сам дисплей здесь 480p, то какого-либо смысла в дисплеях высокого разрешения нет.

Когда-то здесь был даже YouTube!

Знакомо?

А что касается игр — ну, тут самое время вспомнить hpc.ru и раздел Windows Mobile на 4pda. Так уж вышло, что многие приложения для Windows Mobile без проблем запускается и на WinCE без изменений — даже программы на .NET! Тут мы и можем разгуляться.

На устройство можно накатить и десктопный дистрибутив Linux! Правда, готовьтесь к тому, что часть софта придется собирать вручную — armv5 и armv6 уже очень давно не поддерживаются в основных дистрибутивах. Поскольку материнская компания WonderMedia, VIA — уважаемая компания, которая (вроде бы) ни разу не нарушала GPL, с релизом устройств был опубликован исходный код порта ядра Linux 2.6 для Android. Путем правки конфигов конфига и сборки ядра, пригодного для десктопных дистрибутивов Linux, энтузиастам удалось портировать Debian (есть только в виде полупустой системы с нужными модулями, без GUI, однако пакеты можно поставить, добавив armlf архивы в sources.list) и arch (с GUI-интерфейсом). Обе системы накатываются на флешку за 5 минут и не заменяют собой WinCE: можно легко сделать дуалбут.

Не было скриншотера в репозиториях :(

У устройства довольно «горячий» чипсет без какого-либо охлаждения. Судя по всему, никакого динамического скейлинга частоты ядра нет: процессор всегда «молотит» на полную, что сказывается и на времени работы. Однако, ощутимого нагрева на корпусе не наблюдается. По ощущениям, чипсет греется до ~45-50 градусов.

❯ Заключение

Важно отметить, что подобные аппараты были отнюдь не в новинку даже на момент выхода. По сути, это увеличенные в размерах и кратно удешевленные наладнонники из начала 2000-х годов — HPC! Посудите сами, девайс ниже, разработанный компанией Sharp, тоже работал на базе Windows CE, тоже имел полноценную клавиатуру, а некоторые устройства и тачскрин, и тоже предназначался примерно для тех же целей, за исключением просмотра видео.

Касательно аппаратного моддинга — это тема для отдельной статьи. С «процессорной платы» выходят несколько протоколов, которые потенциально можно заюзать для своих проектов — как минимум, I2C и UART. Я не уверен насчет возможности использования i2c в юзерспейсе на Windows CE, но вот UART (если он не занят системой) можно будет использовать без проблем. Под Linux всё ещё проще: можно «выкинуть» устройства, которые используют SPI/I2C и подгрузить i2cdev/spidev прямо в юзерспейс! Таким образом, можно попробовать смастерить всякую всячину.

Я лично думал впаять сюда SIM800 и написать фронтэнд для него, а затем попробовать походить как с телефоном. А что, нетбук реально крошечный и легко поместится в карман зимней куртки! Звучит как дикий изврат но я, bodyawm, люблю подобное. :) Иначе не стал бы пилить прошивку под NoName-смартфон 2012 года!

Совсем недавно ярассказывалвам о такой популярной в прошлом консоли, как Тетрис и подробно описал возможности процессора, который в нём использовался. Думаю вам, моим читателям, тематика с разбором «подкапотки» различных редких девайсов как минимум достаточно интересна. Полагаю, многие мои читатели, которые увлекаются играми, а особенно ретро-геймингом, видели на маркетплейсах типа AliExpress «новодельные» игровые консоли с названиями X7, X12 и т. п, которые внешне повторяют Nintendo Switch и предлагают кучу пиратских ромов прямо из коробки! Сегодня мы с вами: выясним, что из себя представляют эти консоли изнутри, на каком чипсете они работают, узнаем немного об их программной платформе и разберемся, причём здесь MP5-плееры из нулевых. Интересно? Тогда жду вас в статье!

❯ Небольшая предыстория

Честно сказать, игровые консоли с эмуляторами ретро-систем были популярны всегда, это отнюдь не какой-то современный тренд. Начиная с их появления в середине-конце нулевых, эти девайсы постоянно сметались с полок магазинов благодаря какой-то неадекватной дешевизне, огромному количеству предварительно загруженных игр и неплохому функционалу, помимо, собственно, эмуляции игр. Основной ЦА таких девайсов предполагаются дети: в более юном возрасте все мы были не искушены вариативным геймплеем или крутой графикой, для многих из нас за счастье было попрыгать, играя за Марио, хотя среди пользователей очень часто находились и взрослые люди, которые хотели бы испытать те же эмоции, что испытывали когда-то сидя перед экраном советского телевизора.

Вообще, принято считать, что основными устройствами на рынке портативных систем являются консоли от Nintendo и Sony. Однако в наше время, это не совсем так: сейчас производители ретро-консолей создают свои собственные бренды и выходят на рынок с гораздо более интересными устройствами: вспомнить хотя-бы Miyoo, которые работают на базе собственного дистрибутива Linux, для которого можно писать свой нативный софт помимо запуска эмуляторов, или устройства от Anbernic, которые совмещают в себе функционал Android-смартфона и портативного игрового гаджета. Можно также вспомнить Sup GameBox — нашумевшая ультрадешёвая (~800 рублей или ~8$ на момент написания статьи) консоль с кучей игр для NES (Денди), возможностью подключения к телевизору, а также игры вдвоём с помощью дополнительного геймпада.

История «эмуляторных» консолей достаточно богата на события и устройства. Те, кто крутится в теме эмуляции достаточно давно, помнят такие легендарные устройства как Dingoo A320: очень популярная в своё время консоль с возможностью запуска сторонних эмуляторов и нативных игр (в основном, от китайских студий). Известна большим количеством несовместимых с ней клонов. Толчок популярности дал порт Linux: энтузиасты портировали ядро на MIPS-чипсет Ingenic JZ4760, благодаря чему появилось большое количество эмуляторов и портов игр, которые используют библиотеку SDL. Вышла в 2009 году.

Также была популярна консоль Ritmix RZX-50, которая являлась духовным наследником A320 и работала на базе того же чипсета от Ingenic. Отличия заключались в увеличенном объёме ОЗУ и более удобном дизайне: «кирпичик» A320 нравился не всем. Вышла в 2012 году.

Ближе к 2012-2013 году, стали появляться «эмуляторные» консоли на базе планшетного железа и ОС Android. Эти устройства работали на базе самых разных чипсетов: чаще всего использовались чипсеты Amlogic AML8726-M3 (1 ядро, 1ГГц, Cortex-A9, Mali 400), где-то использовались процессоры AllWinner (я видел только A10: одно ядро, 1ГГц, Cortex A8, Mali 400), в совсем топовых устройствах использовались чипы от Rockchip (и эти устройства были самыми ненадежными). Можно сказать, это было «новое дыхание» для этого рынка: во первых, помимо эмуляторов они тянули большинство Android-игр тех лет. В 2012 году, далеко не у всех были устройства на Android, многие ещё продолжали ходить с тачфонами или кнопочниками а-ля Samsung SGH-E250 и игры на смартфонах для них создавали вау-эффект. А во вторых, эти устройства вполне заменяли планшеты: у них был Wi-Fi, а иногда и 3G, благодаря чему покупатель потенциально получал сразу два устройства: консоль с эмуляторами и физическими кнопками + планшет для серфинга в интернете. Из подобных устройств вспоминаются устройства от JXD и их локализации в РФ: Exeq, Func, Smaggi и иные бренды.
Подобные устройства могут представлять игровую ценность и сейчас: на вторичке они очень быстро дешевеют до «шапки сухарей» — рабочий девайс можно взять в пределах 500 рублей.

И это я не говорю об огромном количестве «безымянных» устройств, которые просто выходили на рынок, локализовывались и продавались за довольно небольшой прайс. Относительно недавно рынок заполонили очень дешевые игровые консоли, которые формой и расцветкой напоминают PS Vita и Nintendo Switch. Брендов у этих устройств нет: обычно используются названия X7, X12 и т. п. — каждая обозначает, видимо, размер дисплея. При этом в программном плане они отличаются, в устройствах с одинаковым корпусом могут встретиться разные прошивки. Производитель обещает тысячи встроенных игр, а также кучу мультимедийных возможностей типа видео-плеера и даже… камеры. На «алике» и российских маркетплейсах стоят они достаточно недорого: в среднем 2-3 тысячи рублей за новое устройство. На барахолках новое или почти новое устройство можно взять за 1.000-1.500 (~10$) рублей — вполне лояльный прайс. Так поступил и я: взял X12 Plus за 1.000 рублей с интересующей меня прошивкой.
Правда я взял девайс с небольшим нюансов: левый аналоговый стик не работал по направлению вниз и на дрифт это не было похоже.

И вот, консоль пришла. Самое время её распаковать!

❯ Распаковка

Устройство поставляется в небольшой коробочке, где вкратце описаны характеристики устройства. Весьма забавляет маркетинг производителя: заявляется о «профессиональном» игровом чипе, большом количестве игр и т. п. В целом, производитель нигде не лукавит: в девайсе действительно предустановлено большое количество ромов, некоторые из них даже вынесены в основное меню.

Комплектация девайса не особо богатая: зарядка, кабель для подключения к телевизору (TV-Out, однако чипсеты этого производителя точно умеют HDMI и возможно на других ревизиях консоли он тоже распаян), инструкция и конечно же сама консоль. Сам девайс ощущается действительно большим, после классического форм-фактора PSP.

У девайса есть кнопка включения и рычажок питания, который видимо напрямую коммутирует массу с аккумулятора: дабы не портить АКБ при долгом простое.

❯ Что внутри?

Предлагаю разобрать девайс и узнать что у него внутри. Как я уже говорил, продавец заявил о нерабочем направлении «вниз» на левом стике, помимо этого, у консоли также туго нажимался левый триггер. Самое время посмотреть, на чем она работает под капотом и обслужить консоль! Разбирается девайс довольно просто — выкручиваем 4 винтика и снимаем крышку с клипс.

Разобрав девайс мы увидим следующую картину: приклеенный к плате аккумулятор, припаянный динамик (причём на корпусе есть место под второй динамик, а на плате пятачки под него — зависит от ревизии), на некоторых устройствах припаянный коаксиал с антенной. В целом, сборка консоли и разводка платы нареканий не вызывает — процесс производства таких консолей отлажен более 10 лет назад.

У устройств подобного плана высокая ремонтопригодность: резинки для кнопок можно попытаться найти в донорских устройствах, спикеры подходят от некоторых планшетов, в качестве АКБ вообще можно использовать хоть BL-4C, а про дисплеи мы поговорим немного позже.

А вот и причина плохой работоспособности нашего триггера. Боковые SMD-кнопки имеют свойство отваливаться, если их сильно и часто нажимать. Кнопки имеют два сигнальных контакта с обратной стороны и две крепежных ножки — именно они чаще всего выламываются. Пофиксить легко: некоторые снимают шелкографию и добавляют дополнительный припой для лучшего крепления, некоторые садят на клей. Я чаще капаю клей под «пузо» кнопки и запаиваю — работает нормально.

Переходим к стикам, которые взаимозаменяемы и их без проблем можно выпаять из донорских китайских консолей — они полностью идентичны. Конструкция их довольно простая: по сути, это два переменных резистора, которые выдают напряжение от 0в до 3.3в (референсное, может быть любым) по каждой оси. Разбираются они легко: поддеваем металлические крепления с длинной стороны (не с короткой!) и аккуратно разбираем стик. Здесь его достаточно почистить и всё будет работать нормально.

Однако несмотря на то, что стик фактический аналоговый, в большинстве подобных устройств он обрабатывается какцифровой— т. е. влево, вправо, вниз и вверх. Причём далеко не всегда есть возможность одновременно зажать несколько кнопок направления — что может стать проблемой в некоторых играх.

Самое интересное у устройства находится с обратной стороны. Отпаиваем аккумулятор, откручиваем винтики, крепящие плату, отсоединяем шлейфы и вытаскиваем материнку. Характеристики нашего устройства следующие:

• Чипсет: ATJ2279B.

• ОЗУ: Одна банка DDR1 NANYA на 64Мб. Эти чипы уже очень давно не производятся.

• NAND: Infineon 29FI6808CCMEI. На чипе стоит маркировка ©'09. Потенциально, этот чип лежал на складе аж с 2009 года — более 14 лет! Даташит на этого чип не нашлось, на этикетке консоли написано 16Гб, по факту система видит 8Гб.

• Дисплей: На этот раз, довольно «свежая» матрица MLHD5 2022 года выпуска.

Сам по себе ATJ2279B — это полноценная система на кристалле, которая уходит корнями аж в 2010 год. Да, никаких изменений за 13 лет в этих устройствах не произошло, кроме портирования новых эмуляторов. На данный чип естьподробный даташит, который описывает его возможности.

• Вычислительное ядро: MIPS, на частоте до 450МГц с 16Кб кэша данных и 16Кб кэша инструкций.

• GPU: 2D-графический ускоритель с поддержкой OpenVG 1.0. В прошивке, похоже, не используется — анимации тормозные.

• Память: Контроллер DDR1/DDR2 памяти с максимальным объёмом до 256Мб и контроллер NAND-памяти с автоматической коррекцией ошибкой и ремаппингом бэдблоков. Теоретически, на данном чипсете можно запустить Android — поддерживаемый объём ОЗУ и производительность ядра позволяли это сделать, но производительность была бы достаточно низкой.

• Дисплей: Поддержка TTL-матриц с разрешением до 1024x1024.

• Ввод: Матричная клавиатура + резистивный тачскрин

• ТВ: TVOut + HDMI в чипсете (однако на самой плате, HDMI не разведен).

• USB: OTG хост + ведомое устройство.

• Питание: 3.3-4.2в, встроенный контроллер для зарядки литий-ионных АКБ + ADC для мониторинга вольтажа аккумулятора при зарядке.

В начале статьи я говорил о том, что данные консоли имеют кое-что общее с MP5-плеерами нулевых. Процессоры компании Actions Semiconductor когда-то использовались в подобных устройствах именно как мультимедийные — они включали в себя DSP-сопроцессор для декодирования звука и работы с видео. Компания славилась тем, что предоставляла исходный код прошивки (на базе RTOS UCOS-II) с готовым плеером, драйверами и.т.п — благодаря чему, на рынке появилось много дешевых устройств, где производителям оставалось лишь кастомизировать интерфейс под себя. Со временем, производители портировали на эту прошивку различные эмуляторы, а сама прошивка научилась запускать сторонние бинарники — мне на флешке попадались so-библиотеки эмуляторов.

Так и появилось кучу самых разных мультимедийных игровых консолей за копейки. Процессоры Actions Semiconductor понемногу развивались — была даже вариацияG1000, которая имелся даже отдельный 3D GPU — Vivante GC и тянул игры уровня PS1, однако серьезного буста в производительности он не давал.

JXD5000 на базе G1000.

Производитель предлагал собственный SDK для разработки игр и эмуляторов под устройства на базе этих чипов. Китайские студии делали игры под эти устройства, но в публичный доступ утекало только SDK на Dingoo A320 и есть homebrew SDK для SPMP8k (консоль на котором я ищу). Естьнекий SDKс частичным исходным кодом прошивки: инструкций по сборке нет, но попробовать разобраться можно.

Отдельно хочется сказать про дисплей — их можно было найти в бюджетных планшетах 2010-2014 годов, в основном на базе чипов WM8650, AllWinner A10/A13, AMLogic AML8726-M и дешевых Rockchip. Поскольку родной дисплей по качеству очень «так себе», можно провести апгрейд, взяв матрицу с какого-нибудь нерабочего планшета за 100 рублей с юлито. 100% подходят матрицы от китайских реплик первого iPad с диагональю 7". Это повышает ремонтопригодность гаджета — битые планшеты на всяких скупках можно найти почти в каждом городе. Главное обращайте внимание на форму шлейфа, перед покупкой гуглите "<модель планшета> матрица" и сверяйте с своим. В остальном они должны быть совместимы.

Родная матрица.

Подкинул дисплей от реплики iPad.

Общение с дисплеем идёт по протоколу RGB, 60 пиновый шлейф, распиновка стандартная: её я прикладываю ниже. Дисплеи 40pin (навигаторы), 50pin (планшеты), 60pin (чуть более свежие планшеты с отдельной подсветкой) хорошо стандартизированы и обычно без каких либо проблем взаимозаменяемы:

Собираем девайс обратно. Самое время протестировать устройство в играх!

❯ Играем

При включении устройства, нас встречает забавная анимация и главное меню, которое предлагает следующие возможности:

Какие эмуляторы у нас есть? Давайте смотреть:

• NES

• SNES

• SMD

• GB

• GBA

В целом — весьма неплохо. Но как у них с производительностью? Давайте посмотрим:

Эмулятор GBA идёт отлично. Даже довольно тяжелые 3D-игры типа NFSU2 идут без каких либо проблем и «рваного» звука. Не могу ничего сказать насчет серьезного пропуска кадров, но в целом этот ром играется неплохо, как и например Street Fighter II:

Эмулятор SMD идёт плюс-минус нормально. Видны кое-где корректировки пропуска кадров, но в целом вполне играбельно. Что странно: при таком объеме встроенной памяти, в консоли всего чуть больше 40 ромов для NES и среди них нет ни Earthworm Jim, ни Sonic The Hedgehod! Ну как так-то! 2.5D игры идут неплохо.

Эмулятор SFC (SNES) идёт сносно. Ромов реально довольно много и среди них попадаются такие занимательные игры, как Metal Warriors: Run & Gun сайдскроллер про огромного меха. Игры идут вполне хорошо, правда я не тестировал более тяжелые игры для SNES, которые могут использовать альфа-канал, например.

Ну и эмулятор NES, с учетом того, что SNES и GBA здесь идут нормально, тоже работает хорошо. Для этой консоли здесь больше всего ромов: как минимум, несколько сотен. Возможности поиска (вроде-бы нет), поэтому навигация по играм может быть не очень удобной.

В целом, консоль весьма неплохо справляется с прямым предназначением — эмуляцией. Кое-где есть слабые места, но это не так критично. Консоль умеет прикидываться USB-флэшкой, благодаря чему на неё можно залить новые ромы или, например, музыку, видео или электронные книги (дисплей здесь очень «так себе» для чтения, глаза быстро устанут). С музыкой есть нюанс: возможно мне попался брак, илиу моих наушников джек слишком короткий, но в моей консоли работает только один канал на звук. Качество вполне неплохое, на уровне MP3-плееров начала 2010х готов, но с Hi-Fi плеерами очевидно не сравнится.

❯ Заключение

Лично как по мне, платформа сама по себе перспективная, как и вся задумка в целом, но подкачала реализация. Если бы китайцы выпустили нормальное SDK для инди-разработчиков, то авось выходили бы порты новых эмуляторов и весьма интересных игр. Конечно на этой консоли можно без проблем поменять дисплей на более качественный, или поставить АКБ побольше (благо места в корпусе просто завались), но экспиренс от игры улучшается совсем незначительно. Если у вас небольшой бюджет, я порекомендую смотреть в сторону старых консолей на Android: у них обычно и дисплеи гораздо лучше, и производительность отличная и они вполне могут послужить и планшетом: клиенты ВК и YouTube на Android 4.x есть.

Вот так работают игровые консоли «под капотом». Эти устройства практически не поменялись за 10 лет, да и зачем? Свою функцию ультрадешевых устройств они выполняют нормально, а это самое главное. Конечно хотелось бы иметь версию с чуть-более качественным IPS-дисплеем и нормальным аналоговым стиком, но если так посмотреть — они уже есть и от более именитых производителей. Причем в разных форм-факторах: кому-то нравится GBA, а кому-то PSP.

Покупать ли такой девайс себе? В качестве основного устройства для игры — я бы не стал, ребенку — вполне возможно. Решайте сами :)

Статья подготовлена при поддержке TimeWeb Cloud. Подписывайтесь на меня и @Timeweb.Cloud , чтобы не пропускать новые статьи каждую неделю!

Мне всегда очень нравились компактные полноценные компьютеры, которые можно куда-нибудь применить и они не будут потреблять слишком много энергии. Время от времени я мониторю различные онлайн-барахолки на манер интересных предложений — с годами, рыночная цена на различные «офисные» девайсы только падает. Недавно я увидел, что цены на неттопы на базе Intel Atom пробили дно и начали стоить какие-то сущие копейки: 400 рублей, 800 рублей, 1300 рублей — и это всё за полноценные, полностью рабочие компьютеры на одно-двух ядерных Intel Atom и с 2-4гб ОЗУ! Но главный интерес заключается не столько в самом атоме, сколько в их «мультимедийной» направленности: многие неттопы тех лет построены на базе чипсета NVidia ION, который был эдакой попыткой сделать нетбуки с более широкими мультимедийными возможностями — в том числе, с довольно неплохим интегрированным GPU GeForce 9400. На что способна компактный «мультимедийный» ПК за 1.000 рублей? Давайте смотреть!

❯ Немного предыстории

Компактные компьютеры появились отнюдь не с появлением первых одноплатников и различных тв-боксов/тв-стиков. Спрос на компактные и недорогие машинки, которые можно использовать для офисных задач, удаленной работы и серфинга в интернете, был практически всегда и их история тянется ещё с прошлого века. Ещё 20-25 лет назад можно было купить полноценный минипк на базе настоящего x86 процессора — Cyrix MediaGX (aka AMD Geode), хотя его производительность была достаточно невысокой. Чаще всего, системы на базе этого процессора работали на Win 3.1/Win95, а в нулевых — на базе Windows CE.

Однако, минипк до конца нулевых в основном оставались исключительно «рабочими» машинами: чаще всего, это были либо тонкие клиенты, либо POS-терминалы а-ля кассы, либо промышленные материнские платы с собственной гребенкой GPIO для управления различными станками. Всё изменилось с выходом Intel Atom в 2008 году, появлением первых APU от AMD и развитием ARM-чипсетов и Linux на них. Техпроцесс уже позволял поместить как само вычислительной ядро/ядра, так и всю необходимую логику под один кристалл — что и дало жизнь двум новым классам устройств: неттопы и нетбуки (правда, тут с оговоркой, поскольку OLPC и EEEPC 701 — это тоже нетбуки, вышедшие аж за год до появления первого Atom, а ещё раньше были UMPC в виде промышленных планшетов на Celeron'ах).

В наше время, концепцию неттопов переняли множество самых разных устройств: ТВ-боксы/стики, NUC'и, Compute-стики и в очень большой степени — одноплатные компьютеры, хотя действительно шустрые минипк могут ощутимо ударить по карману. Но, у неттопов-старичков есть одно очень большое преимущество, которое буквально даёт им вторую жизнь в 2023 году: это крайне низкая цена на различных барахолках. Недавно я листал объявления и наткнулся на два интереснейших варианта за реальные копейки:

Acer Aspire Revo — очень симпатичный и компактный девайс на базе Intel Atom 230 и с чипсетом Nvidia ION. Купил я его за 900 рублей (9$ на момент написания статьи).

И неттоп ICL, который по старинке называют тонким клиентом. На самом деле, это Pegatron Amis L6 — OEM-устройство, на которое просто перекинули свои шилдики. Этот девайс уже немного новее и работает на базе Atom D425 и встроенной графики Intel (в некоторых вариациях — двухядерный Atom D525 и ION 2). Цена этого девайса, внимание, всего450рублей (4.5$ на момент написания статьи) — правда у него не было HDD, но заявлен он был как рабочий!

Конечно не стоит забывать и о Mac Mini, который появился ещё в 2005 году: инженеры Apple умудрились уместить в небольшой корпус довольно мощный по тем временам PowerPC G4, а через два года — уже полноценный Core 2 Duo и это учитывая крайне миниатюрный корпус девайса. Но всё же мак был явно не таким дешевым и массовым устройством, как неттопы на базе Atom, хотя и сейчас их можно найти на барахолках по весьма низким ценам: в среднем 2-3 тысячи рублей за модели 2007 и 2008 года, однако учтите что обязательно придётся апгрейдить ОЗУ (ноутбучная DDR2 стоит копейки).

Предлагаю посмотреть на купленных мной красавцев поближе!

❯ Характеристики

Несмотря на то, что оба девайса работают на Intel Atom, построены они на совершенно разных платформах. Aspire Revo работает на базе самых первых Intel Atom, которые имели только одно ядро и были не особо шустрыми в повседневных задачах, да и с мультимедией у них были проблемы — ведь GMA3150 особо не переваривал FHD видео. Неттоп от Pegatron построен на базе более свежей платформы Pine Trail, в которой некоторые процессоры имели 2 ядра и 2 потока, что давало неплохой буст производительности. Однако а моем экземпляре, место под ION2 и VRAM на плате было пустым — графику, к сожалению, не распаяли.

Давайте посмотрим на характеристики обоих девайсов поближе:

Aspire Revo R3600:

• Процессор: Intel Atom 230 на частоте 1.6Ггц, L2 кэшем 512Кб и тепловыделением 4Вт.

• GPU: GeForce 9400 из NVidia ION. Поддерживается декодирование 1080p видео, DX11, GL 3.0, есть HDMI и VGA одновременно.

• ОЗУ: 4 гигабайта DDR2 памяти.

• HDD: 250гб 2.5" SATA + порт eSATA (кто-то помнит такой?).

• Питание: 65вт, обычный Acer/Asus штекер, практически любой 12в ноутбучный БП должен подойти.

Pegatron Amis D425:

• Процессор: Intel Atom D425 на частоте 1.8Ггц, L2 кэшем 512Кб и тепловыделением 8Вт.

• GPU: GMA3150 — GL1.4, DX9 — да и то не полностью. Из видеовыходов только VGA и LVDS (который не задействован т.к у нас неттоп, а не нетбук), HDMI нет.

• ОЗУ: 2гб одной планкой DDR3. При желании можно и расширить.

• HDD: 250Гб 2.5" SATA. Порта eSATA нас лишили взамен более компактным размерам устройства.

Самое время обслужить оба девайса. Иногда за 1.000-1.500 рублей можно встретить абсолютно новые неттопы, но в моём случае, девайсы были сильно Б/У. И если Revo ещё выглядел вполне презентабельно, за исключением мелких царапок и даже ни разу не разбирался (пломба была на месте), то Pegatron пришлось тяжко — кто-то явно вскрывал его отверткой. Сами клипсы здесь действительно очень жесткие и снимать их без съемника проблематично, но не отверткой корпус гнуть же! Обратите внимание на «ушко» для открытия корпуса: от него ведите в сторону передних USB-портов и аккуратно расщелкивайте корпус:

Как и было заявлено, в устройстве не оказалось HDD. В остальном, девайс был в хорошем состоянии и его явно когда-то обслуживали.

На фото HDD уже стоит.

Всё охлаждение построено на базе одного кулера и одной теплотрубки, на которой сидит и процессор, и чипсетная графика — если она есть. На больших ноутбуках, такую конструкцию часто ругают за низкий КПД: GPU обычно греется сильнее, отдавая тепло обратно процессору, но на подобном устройстве это не проблема, т.к тепловыделение обоих модулей очень низкое.

Обратите внимание: на плате есть места, где должен быть распаян ION и видеопамять для него. Поскольку ION был построен на базе десктопного GPU, он требовал отдельную видеопамять, несмотря на возможность резервировать часть ОЗУ под свои нужды.

Кроме минорной чистки кулера и радиатора, девайс требовал HDD, благо читатели мне заслали несколько 2.5" HDD и SSD, за что им большое спасибо! Собираем всё обратно и начинаем перебирать второй девайс, пока на первый устанавливается система.

Aspire Revo — вообще верх продуманности как по мне. Крышку держит всего один винт, который закрыт гарантийной пломбой. Срываем пломбу, откручиваем винт и снимаем крышку с клипс — и все! Очень удобно.

Этот девайс уже гораздо серьезнее — здесь довольно большой радиатор охлаждает как здоровенный чипсет (обратите внимание на размер кристалла), так и процессор. Сравните размеры кристаллов на обеих чипах :)

В остальном, обслуживать его тоже очень легко и просто — нам доступно два слота для мобильной DDR2-памяти, так что если у вас тоже будет Revo, но чуть более слабый — не беда, можно проапгрейдить, благо DDR2 стоит копейки.

У моего девайса HDD был жив, однако если вам попадётся экземпляр с мертвым «винтом», то для замены придётся разобрать устройство полностью. Достаточно открутить винты, крепящие плату к корпусу, осторожно вытащить плату с кнопкой включения, eSATA и USB и аккуратно вытащить плату. HDD крепят 4 винта с обратной стороны.

После развертывания системе, предлагаю перейти к практическим тестам!
На Pegatron я накатил Windows XP, на Revo Windows 7 — дабы понимать разницу в производительности.

❯ Синтетика и бенчмарки

В синтетике всё с виду неплохо: производительность ЦПУ обеих девайсов находится примерно на одном уровне: между Pentium 4 Extreme Edition (топовые процессоры 2003 года). Оба процессора имеют одно ядро и два потока.

Тест CPU Queen. В синтетике, процессор весьма близок к сборке из двух Pentium D, пусть и не самых топовых. Revo, конечно же, немного шустрее:

Обе машинки тихие и не сказать, что горячие. Температура Pegatron при пиковой нагрузке не превышала 40-45 градусов, в то время как Revo грелся до 65 градусов в пике. Даже на нетбуках тех лет, результат обычно хуже: некоторые атомы были достаточно горячими.

Касательно графики, у Pegatron используется известный многим чипсетный GPU GMA 3150. Это очень слабенький графический ускоритель, у которого большие проблемы с драйверами на OGL — поддерживается DX9.0c (с SM 3.0, но есть болячки совместимости) и OpenGL 1.4 (т.е без шейдеров вообще). Кроме этого, у него полностью программный вершинный конвейер, из-за чего на и без того слабый процессор ложится дополнительная нагрузка. Начиная с 2000 года, как раз с выходом GeForce 2, большинство видеочипов уже обрабатывали всю геометрию на GPU (трансформация из World space в Clip space), а S3 (VIA), SIS и Intel продолжали просчитывать геометрию на процессоре, из-за чего производительность игры падала обратно пропорционально количеству треугольников на экране. Даже на PS2 уже сделали некое подобие вершинных шейдеров — программируемый VPU, где трансформировалась вся геометрия, но производители «встроек» упорно не хотели следовать тендециям. Ситуация изменилась ближе к выходу Intel HD Graphics — там с этим было всё хорошо :)

Помимо ускорения 3D-графики, он умеет декодировать h263 видео с разрешением до 720p, но для потокового видео из браузера, его конечно же не хватит. Хотя, если предварительно качать видео — то вполне потянет.

Другое дело — Revo с его GeForce 9400. Вообще, выходило целых две версии платформы ION: первая, как уже было сказано выше, использовала GF 9400, а вторая использовала GF 305 (это номер модели, а не чипа). Да, даже слабее «затычки» GT 310. GF9400 уже имел нормальный вершинный конвейер, поддержку DX10, умел декодировать видео до FHD и имел видеовыход на HDMI. Кроме того, с этими GPU нет проблем на Linux: 9400 поддерживает как Nouveau, так и официальные драйвера NV.

Скажу сразу: серфить нормально интернет на этих девайсах не получится. Современный веб очень сильно разжирел: если в 2010-2015 годах, с подобных машинок вполне можно было сидеть в интернете тех лет с относительным комфортом, то сейчас даже Хабр едва ли загружается :( Windows 10 накатывать сюда даже смысла нет — будет неюзабельно!

❯ Играем

Одна из главных ION была встроенная графика. В десктопном и ноутбучном исполнении, GF9400 весьма неплохой видеочип: из ПК на его базе вполне можно соорудить машину для игры в игры эпохи PS2/PS3 с комфортом. Однако, в Revo GF 9400 совсем уж подрезали: производительность игр начала нулевых даже в 720p достаточно печальная.

HL2 с mat_dxlevel 80 идёт… с жалкими 10-15 FPS на сценах с водичкой и 20-30 на закрытах сценах. Да, это очень плачевный результат, при том что остальные настройки выкручены в минимум. На GMA3150, например, с mat_dxlevel 70, у нас есть… кадров 10 максимум :)

GTA VC идёт ощутимо получше. Здесь игра относительно нормально работает в 1080p, с просадками до 20 кадров. Такое себе удовольствие, не этого ожидаешь от GF9400! На GMA3150 дела совсем плохи, скажу честно — я удивлен такому результату. У меня есть ноутбук iRu, топовый для своих лет: дискретный GF 4 440 Go + десктопный Pentium 4. Там Vice City «летает» в стабильных 30FPS при 720p, а тут гораздо более свежая встройка не вытягивает и 15 нормально…


А ведь GF4 MX440 когда-то считалась хоть и народной, но слабой карточкой…

NFSU2 обоим девайсам даётся плохо. На GF9400, мы получаем лаги при разрешении выше HD и с средними настройками. На GMA3150 игра идет плохо вообще при любом раскладе. Однако, судя по всему, рендерер NFS тех лет сам по себе не очень оптимален.

Но во что тогда играть на них! Правильно, в «героев» :)

К сожалению, игровые возможности обеих девайсов оказались не сильно выше тонкого клиента из 2006-2007 года за 500 рублей. ION чуточку нас подвел… хотя интересно было бы разжиться девайсом на базе ION 2 — авось там ситуация лучше.

Пока что я вижу единственный вариант для миниатюрной консоли с эмуляторами + нативными играми на базе ПК-железа — это взять плату от ноутбука 2006-2009 года с дискреткой уровня GF8400, сделать для неё свой корпус на 3D-принтере, развести кнопку включения, дописать «морду» и только тогда получится нормальная машинка для игр уровня PS3!

Может у кого есть битый и распотрошенный ноут середины-конца нулевых? Попробуем дать ему новую жизнь!

❯ Заключение

И хотя ION оказался далеко не таким шустрым, как хотелось бы, применения у этих машинок все еще есть:

• Торрентокачалка, файловый сервер, DLNA-сервер для мультимедиа

• Простенький сервер для домашней странички. Сюда же можно складывать бэкапы.

• Репозиторий для хранения кода.

• Офисная машинка

• ТВ-приставка + консоль для ретроигр «в гараж». Почему бы и нет? :)

В целом, если у вас в кармане всего 500-1.000 рублей и вам нужна слабенькая, компактная машинка для каких-либо задач — почему бы не прикупить себе подобный девайс?