Ретроклокинг: Rise, Rise, Rise – уникальный процессор на Socket 7 с пасхалкой внутри02.05.2025 10:02

Оглавление

Вступление

Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. После знакомства с процессором VIA C3 на Socket 370, который во всех смыслах отличался от привычных Pentium III, я нашел еще один уникальный процессор, но уже для Socket 7. В одном из прошлых выпусков «Ретроклокинга», посвященных неординарным ЦП, таким как Cyrix, WinChip, IBM и ST было уделено время и сегодняшнему герою — процессору Rise Technology mP6.

В тот раз совершенно новый процессор попал ко мне на время для экспериментов, но он так и не смог нормально заработать на имевшихся в моем распоряжении материнских платах Socket 7. На платах с чипсетами Intel 430TX, Ali Aladdin 5 и VIA MVP3 процессор Rise mP6 отказывался проходить POST. Лишь плата на базе системной логики Ali Aladdin 7 смогла тогда запустить ЦП, но после обнаружения HDD система зависала. При отключении L1 кэша CPU загрузка доходила до выбора операционной системы, но в обычном режиме ОС зависала. И ее можно было запустить лишь в безопасном режиме. Естественно, ни о каких тестах и сравнениях при такой работе речи тогда не шло.

И вот по прошествии восьми лет я наконец-то приобрел два экземпляра процессора, чтобы окончательно разобраться в этом вопросе и выяснить, что же собой представляет Rise mP6 (и, возможно, понять причину проблем первого экземпляра). Поскольку теперь у меня парочка mP6, то фактор случайности при проведении эксперимента можно смело исключить.

Немного истории

Каких раньше только игроков не присутствовало на процессорном рынке, всё разнообразие моделей CPU для Socket 7 можно смело назвать «зоопарком». В Socket 7 можно было установить следующие ЦП: AMD K5/6/6–2/6–3, Cyrix 6×86/6×86MX/M2, IBM 6×86/6×86MX, IDT Winchip C6/ Winchip 2, Intel Pentium/MMX, ST 6×86 и, конечно же, Rise mP6.

Rise Technology это бесфабричная американская компания с небольшим штатом персонала, который насчитывал около 80 инженеров. Цель компании состояла в разработке процессора, не уступающего по производительности Intel Pentium II на одинаковых частотах, при этом ЦП должен был быть сверхэнергоэффективным и дешёвым в производстве. Сама компания была основана в 1993 году. Штаб-квартира Rise находилась в Санта-Кларе, Калифорния, а офисы располагались в Тайбэе и Синь-Чу, Тайвань. Финансировалась Rise Technology 15 тайваньскими инвесторами, включая UMC, ACER и VIA Technologies.

После пяти лет разработки процессор Rise mP6 был анонсирован в конце 1998 года и поступил в мелкосерийное производство в 1999 году. Команде инженеров Rise Technology удалось успешно реализовать все намеченные задачи. Процессор получился недорогим в производстве, производился на мощностях UMС и очень энергоэффективным. Rise намеревалась занять нишу низкобюджетных устройств, таких как ноутбуки, телевизионные приставки, терминалы и мультимедийные настольные компьютеры.

Весной 1999 года в прессе создавалась интригующая атмосфера и в ноябре 1999 года две модели процессоров Rise наконец-то увидели свет. Это были Rise mP6 166 МГц (83×2) и Rise mP6 PR 266 (реальная частота 200 МГц = 100×2). Первый процессор получил рекомендованную стоимость $50, второй — $70. Две модели ЦП использовали так называемую систему рейтинга производительности, относительно эталона — процессора Intel Pentium MMX. Если бы инженеры закончили разработку CPU раньше на пару лет, шансы на успех были бы куда выше.

На момент официальных продаж в конце 1999 года у конкурента вовсю продавались Pentium II, основанные на ядрах Klamath (техпроцесс 350 нм, частоты 233 — 300 МГц) и Deschutes (техпроцесс 250 нм, частоты 266 — 450 МГц). Естественно, в плане стоимости процессоры Rise успешно составляли конкуренцию Pentium II, но не стоит забывать, что были еще и бюджетные Intel Celeron. В начале 1999 года компания Intel снизила отпускную стоимость; так, Celeron 300 МГц стоил $60, 333 МГц — $70, 366 МГц — $90, 400 МГц — $130. Для этих процессоров требовались еще и новые материнские платы с формфактором Slot 1, а процессоры Rise mP6 могли устанавливаться в широко распространенные и дешевые системные платы Super Socket 7.

Несмотря на свой форм-фактор, процессор обладал всеми передовыми технологиями, благодаря суперконвейерной суперскалярной архитектуре, позволяющей выполнять целых три целочисленных инструкции за такт (три MMX инструкции или две операции с плавающей точкой). Такого не мог позволить себе даже Intel Pentium II, который содержал два целочисленных конвейера, один блок FPU и два MMX блока, и мог выполнять две инструкции за такт.

В дополнение к этому Rise mP6 обладал чрезвычайно низким энергопотреблением — всего 1.5 Вт в режиме ожидания, 0.02 Вт — в режиме остановки, этот показатель на порядок отличался от всех других конкурентов (AMD K6–2 в режиме остановки потреблял 2.25 Вт). TDP равнялся 8.54 Вт, максимальная рассеиваемая мощность составляла 14.87 Вт. Для сравнения Pentium II с частотой 266 МГц (250 нм) имел TDP 19.5 Вт и максимальную рассеиваемую мощность 24.3 Вт. Для Intel Celeron (ядро Covington, 250 нм) максимальная рассеиваемая мощность составляла 16.59 Вт.

В режиме нормальной работы Rise mP6 мог отключать неиспользуемые модули, тем самым экономя энергию, что в ряде сценариев использования позволяло его применять в безвентиляторных сборках, достаточно было лишь небольшого радиатора. Форм-фактор процессора — компактный BGA корпус, выполненный из пластика, благодаря чему экономилось место на плате, когда CPU распаивался непосредственно на ней. Для установки в обычные компьютеры ЦП припаивался на специальную плату-переходник, совместимую с Socket 7 по выводам.

Процессор Rise mP6 с кодовым именем ядра Kirin производился по технологии 250 нм, объем кэша первого уровня был всего 16 Кбайт (как у Pentium без MMX), 8 Кбайт для данных и 8 Кбайт для хранения инструкций. По этому показателю процессор проигрывал даже Intel Celeron, у которого суммарный объем кэша был 32 Кбайт (16 +16).

Транзисторный бюджет процессора составлял 3.6 миллиона транзисторов, тогда как у процессоров Intel в исполнении Slot 1 это число было в два раза больше и равнялось 7.5 миллионам, а у Pentium MMX — 4.5 миллиона.

Если подвести черту, то на бумаге получился очень интересный процессор, сильными сторонами которого являлись:

• Низкая стоимость по отношению к конкурентам;
• BGA исполнение в пластиковом корпусе;
• Совместимость со спецификацией Socket 7;
• Низкое тепловыделение и энергопотребление;
• Возможность работы в пассивном режиме;
• Сверхнизкое энергопотребление в режиме остановки;
• Очень экономичный транзисторный бюджет;
• Два конвейерных блока FPU;
• Суперскалярный модуль MMX;
• Три суперконвейерных целочисленных блока;
• Возможность отключения неиспользуемых модулей CPU;
• 100 МГц частота системной шины.

Слабой стороной являлись:

• Маленький объем кэша первого уровня — 16 Кбайт (8 Кбайт для данных и 8 Кбайт для инструкций);
• Низкая тактовая частота.

Осталось проверить, как эти характеристики помогут в борьбе с конкурентами, но об этом немного позже.

У Rise mP6 есть еще одно свойство, которое отличает его от всех других процессоров — наличие «пасхального яйца», «пасхалки» или «секрета». Крис Норри (Chris Norrie) — главный инженер (Principal Engineer) Rise Technology (1995 — 1999) заложил в разрабатываемый под его руководством процессор «пасхалку».

Ранее Крис Норри работал главным инженером Amdahl Corporation (1984 — 1995), специализировавшейся на компьютерных продуктах, совместимых с мэйнфреймами и суперкомпьютерами IBM, которые конкурировали с продуктами Cray Research. С 1999 по 2013 инженер-конструктор (Asic Design Engineer) в IDT Corporation, и соответственно он обладал большим опытом в разработке процессорных архитектур. Чтобы увековечить себя в веках, Норри решил оставить послание в виде своего имени, которое было реализовано на аппаратном уровне.

Вот его цитата по данному факту:

Вот любопытный факт. Если поместить ASCII-коды «NZ» в регистр eAX и выполнить инструкцию CPUID, то в регистрах eAX–eDX вернётся строка »* Chris Norrie *». Это пасхальное яйцо вшито прямо в аппаратную часть. Подобные сюрпризы часто встречаются в ПО, но крайне редки в железе.

Я знаю это, потому что сам его спроектировал. Я из Новой Зеландии — отсюда и «NZ» в eAX. Самым сложным было провести проект до этапа производства, чтобы пасхальное яйцо не обнаружили и не удалили. Один из наших тестов проверял, были ли задействованы все участки микрокода во время верификации. Поэтому я лично разработал часть критических тестов и скрытно добавил код, активирующий все пути выполнения CPUID.

Проблема усугублялась тем, что я использовал все 640 ячеек микрокода (включая свой сюрприз), так что места для манёвра не оставалось. Порой приходилось проявлять немалую изобретательность, чтобы сохранить пасхальное яйцо. К счастью, как ведущий инженер и один из ключевых разработчиков, я имел достаточный вес, чтобы контролировать нужные части проекта и незаметно реализовать задумку.

Особенно запомнился момент, когда я написал несколько строк ассемблера: выполнил CPUID, сохранил регистры в память и вызвал BIOS для вывода строки на экран. Один из моих самых гордых моментов!

С помощью диагностической утилиты SIV (System Information Viewer) можно увидеть эту пасхалку, а также другие характеристики процессора.

В ходе поиска информации о процессорах Rise Technology я выяснил, что существует еще одна модель ЦП Rise с наименованием iDragon, в основе которой лежит ядро с кодовым именем Lynx. Техпроцесс производства 180 нм, тактовая частота 200 МГц (2×100 МГц) и 250 МГц, рабочее напряжение 2.00 В. Какой-либо достоверной информации о происхождении данного CPU я не нашел.

Но очень похоже, что это «рефреш» модели mP6 на более тонком техпроцессе с уменьшенным рабочим напряжением и, как следствие, тепловыделением. Об этом свидетельствуют данные диагностических утилит. Напомню, что mP6 производился по технологии 250 нм, кодовое имя ядра Kirin, рабочее напряжение 2.8 В. На пластиковой крышке виден дата код 2001 года, в отличие от mP6, у которого изображен 1999-й.

Также на просторах всемирной барахолки Ebay встречаются инженерные образцы процессоров Rise Technology с PR 366 и другие модели. Надеюсь, мне удастся найти экземпляр Rise iDragon и посмотреть, чем он отличается от mP6 на практике, а пока необходимо выбрать платформу, на которой проводить тестирование.

Как известно всем любителям ретро ПК, достаточно иметь пару-тройку плат на чипсетах ALI ALADDiN V и VIA Apollo MVP3. В моем распоряжении имеется популярная ASUS P5A (rev. 1.06) на ALI ALADDiN V и экзотическая AOpen AX59 Pro на VIA Apollo MVP3. Обе платы предлагают широкий спектр настроек и позволяют выжать весь потенциал из любых ЦП Socket 7 благодаря наличию всех необходимых делителей шин и широкого диапазона установки напряжений.

Все тесты было решено производить на самой быстрой плате, и вот какой результат разгона у меня получился.

ASUS P5A разогнала Rise mP6 до 224.57 МГц, AOpen AX59 Pro остановилась на результате в 223.89 МГц. Для этого в первом случае частота системной шины была повышена до 115 МГц, а во втором — до 112 МГц при множителе 2. Номинальное напряжение процессорного ядра составляет 2.8 В, и 3.3 В для IO.

Чтобы получить почти 224 МГц, в обоих случаях пришлось увеличить напряжение ядра свыше 3 В, я даже кратковременно подал 3.5 В на ядро и 3.6 В на IO, но это никак не отразилось на результате разгона. Процессоры свыше 224 МГц попросту не смогли запуститься на обеих системных платах.

Разница в результатах разгона оказалась минимальна. И в теории платформа на базе ASUS P5A должна быть немного быстрее, но на практике в тестах быстрее была сборка на AOpen AX59 Pro, на ней и будет проходить тестирование процессора Rise mP6.

Необходимо отметить, что оба процессора успешно заработали в обеих материнских платах, а это означает, что самый первый ЦП был не до конца функциональным. Я очень редко встречал «полуработающие» CPU, за всю мою практику могу насчитать только три таких случая, тем не менее — это случается. Могу предположить, что при производстве таких дешевых процессоров в пластиковом корпусе контроль качества дал сбой, либо процессор погубило время, статическое напряжение или условия его хранения.

Все тесты проводились в Windows XP SP3, но на этапе установки операционной системы меня ждал очередной сюрприз. На первом этапе установщик ОС предупредил, что операционная система не может быть установлена, ввиду отсутствия инструкций CPUID и CMPXCHG8B у процессора, и установка будет прекращена.

Но обходной путь был сразу же найден, достаточно установить Windows XP на Intel Pentium MMX и после установки заменить процессор на Rise mP6, который отлично себя чувствует в новой среде.

Тестовый стенд

Конфигурация тестового стенда

• Процессоры:
  • Весь Socket 7 «зоопарк»;
  • Rise mP6 PR 266 — 200 МГц.
• Материнская плата: AOpen AX59 Pro Socket 7, чипсет VIA Apollo MVP3;
• Оперативная память: Hyndai SDRAM 256 Мбайт CL=2;
• Видеокарта: PNY GeForce 2 MX 400 PCI 64 Мбайт (Forceware 44.03).

Тестирование проводилось в Windows XP SP3 с помощью следующего ПО:

• Super Pi mod. 1.5XS (задача 1M);
• PiFast v. 4.1;
• wPrime v. 1.43;
• HWBOT Prime v. 0.8.3;
• 3DMark 2000 Pro v. 1.1;
• 3DMark 2001 SE Pro b330;
• AIDA64 5.50.3600.

Результаты тестирования

Super Pi mod. 1.5XS

В тест Super Pi я добавил результаты обеих платформ, AOpen AX59 Pro и ASUS P5A, чтобы наглядно показать преимущество первой. AOpen отыграла целую секунду у ASUS, так что теперь вы знаете, что лучше использовать, если решитесь повторить сравнение.

Что касается результатов теста, то, несмотря на низкую тактовую частоту в 200 МГц, рейтинг процессора не кажется завышенным, он обходит всех конкурентов, включая работающий на 250 МГц Intel Pentium MMX.

PiFast v. 4.1

В PiFast ситуация начала ухудшаться, разогнанный до 224 МГц mP6 работает на уровне Intel Pentium MMX 233 МГц. А работающий в штатном режиме расположился между AMD K6–2 и K6–2+ c частотой 233 МГц.

HWBOT Prime v. 0.8.3

В самом современном из всех процессорных тестов процессор Rise mP6 по умолчанию работает близко с Cyrix M2 233 МГц, а в разгоне уступает лишь ему же с частотой 300 МГц.

wPrime v. 1.43

В лидерах оказывается разогнанный до 250 МГц Intel Pentium MMX. Rise mP6 на штатных частотах занимает вторую треть лучших результатов, а разгон дает ему четвертое место среди всех процессоров Socket 7.

3DMark 2000 Pro v. 1.1

AMD K5 выбыл из гонки, так как не поддерживает MMX инструкций, Rise mP6 на штатной частоте обгоняет Pentium MMX 233 МГц, а разгон дает лишь две дополнительных позиции. В лидерах оказываются все, но не mP6. Стало быть, для игровых сборок он далеко не лучший выбор, посмотрим на чисто процессорный результат этого теста.

Тест считает, что процессорная часть — слабое звено этой сборки, на эталонных частотах процессор занимает предпоследнее место, в разгоне слегка обходит Pentium MMX 233 МГц.

3DMark 2001 SE Pro b330

Еще более современный 3D тест также считает, что Rise mP6 не идеальный выбор, но в разгоне он может потягаться с Pentium MMX 233 МГц.

AIDA64 5.50.3600

По чтению результаты выше среднего среди всех конкурентов, а по записи в память Rise mP6 в разгоне демонстрирует лучший результат.

Cache and Memory benchmark

Заключение

Если посмотреть на итоги тестирования процессоров, то я бы предпочел проверенный Pentium MMX вместо Rise mP6, слишком уж противоречивыми получились результаты тестов.

Идея создания альтернативы на процессорном рынке выглядела интересной, в кремнии был воплощен ряд передовых конструктивных особенностей. Единственное, что сводит всё на нет, это время появления Rise mP6 в рознице. Компания опоздала с выпуском минимум на пару лет. Процессор оказался слишком специфическим и не снискал коммерческого успеха. Не помог перевод техпроцесса производства с 250 на 180 нм и история ЦП Rise mP6 в итоге закончилась на Socket 7.

С точки зрения оверклокинга, разгонный потенциал процессора выглядит очень слабым, и я не представляю себе тех персональных мультимедийных компьютеров с этим CPU, о которых говорила компания Rise Technology в своих рекламных буклетах. Intel Celeron в те времена как раз закрывал нишу бюджетных ПК, а для Rise, видимо, остались телевизионные приставки, терминалы и прочее узкоспециализированное оборудование.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru