Проекты Центра разработки Intel в России. Софт-модем Intel для коммутируемых линий
Intel — это не только процессоры и средства для разработки ПО. Многие десятилетия компания вносит очень заметный и существенный вклад в развитие сетевых технологий. Тут и серверные сетевые карты для 1G, 10G, 40G и так далее Ethernet (а равно и клиентские, кто ж из здесь присутствующих не знает про Intel PRO/100). Сюда же добавим коммутаторы, оптические модули, экосистему Omni-path и прочее-прочее. И приятно сознавать, что среди всего этого сетевого разнообразия есть продукт, созданный почти двадцать лет назад руками (в том числе и в прямом смысле) специалистов Нижегородского офиса Intel. Речь идет об аналоговом софт-модеме Intel (кодовое имя проекта Catawba).
Будем считать, что на Хабре никому не надо рассказывать, что такое телефонный модем. Да, это то самое устройство, издающее звуки тонового набора, а потом «иу-иу-иу» — с них начинался вечер у любого человека, «живущего в сети» в конце девяностых. А если отвлечься от романтики, аналоговая передача данных по коммутируемым линиям используется и сейчас — когда нужно переслать небольшой кусочек информации самым простым методом: для связи с банкоматами и терминалами, получения телеметрических данных с удаленных датчиков и т.д.
Модемы, которые связывают людей…
Разработку программного модема для передачи данных по телефонной линии Intel начала в конце 2000 года и практически завершила в 2004. Сущность софт-модема (их еще называли Win-модемами), думаю, тоже объяснять не требуется. Уже из названия понятно, что большая часть его функций реализована программно, в отличие от модемов, сконструированных с использованием специализированных сигнальных процессоров (DSP). На плате модема располагались только аналоговая телефонная часть, осуществлявшая гальваническую развязку и поднимание-опускание трубки, а также аналогово-цифровой преобразователь (Analog to Digital converter, ADC). Данные с ADC поступали для дальнейшей обработки на центральном процессоре.
Таким образом, реализация протоколов передачи данных и обработка сигналов производилась на CPU. Поэтому совсем не удивительно, что Intel взялась за эту задачу — ведь у нее был не просто процессор собственного производства, но и, что немаловажно, производительный софт для этих целей — библиотеки Intel Integrated Performance Primitives, об истории которых мы недавно рассказывали. Оптимизация в данном случае была действительно необходима, ведь обработка сигнала производилась в реальном времени, что влекло высокие требования к задержкам и производительности. Эта задача была решена — нагрузка на CPU (конкретно — Pentium 4) не превышала 15–20% в режиме передачи данных.
Функциональная схема софт-модема Intel 537EP
Результатом работы Нижегородского центра разработки Intel в области программного модема стал набор драйверов c оптимизированными телекоммуникационными алгоритмами для процессоров Pentium 3 and Pentium 4. Плата модема производилась на основе набора микросхем Intel 537xx, который поддерживал различные периферийные интерфейсы: PCI, MDC (Modem Daughter card) или AC»97.
На рисунке показан вариант с PCI интерфейсом и набором микросхем Intel 537EP. Mодем поддерживал все протоколы передачи цифровых данных включая V. 92 (56 Kbps, да-да!), сжатие и передачу аудио и видео данных, коррекцию ошибок, передачу факсов и все прочее, что должен был уметь современный модем. Модем Intel 537xx поставлялся с драйверами для Windows 98, XP, Vista, … и Linux. Так что это был не только Win-модем.
Компьютер DELL Dimension XPS Gen 5, оснащавшийся модемом Intel
Коммерческий успех проекта был, в числе прочего, обусловлен сотрудничеством с компанией DELL, которая использовала модем Intel во многих моделях своих компьютеров (на КДПВ показан PCI-модем производства DELL на базе чипсета 537EP). На сайте производителя до сих пор доступна страничка с драйверами для Intel 537EP под Windows XP. Кроме того, модемы отгружались большими партиями различным ODM-производителям. Суммарно по всему миру было поставлено около 5 миллионов моделей данного семейства!
… и люди, которые делают модемы
Проект Catawba потребовал вовлечения значительных ресурсов — и человеческих, и материальных. Оно и не удивительно, ведь помимо написания ПО и драйверов (к этому в нижегородском офисе Intel привычны), необходимо было создание аппаратной части — в прямом смысле, работа паяльником. Для тестирования модемов на соответствие телекоммуникационным стандартам в Нижнем была оборудована лаборатория стоимостью полмиллиона долларов. Но главное богатство проекта — это, конечно, люди. Их в команде насчитывалось около 25, совсем еще молодых специалистов, только недавно закончивших именитые ВУЗы страны — МИФИ, РадиоФак ННГУ и другие.
Как и в любом проекте: есть руководство и люди, тащащие бревно
Проект возглавляла Annie Lеong — опытный менеджер, воспитавший массу команд и людей. Надо отметить, что задолго до появления «стоячих собраний» scrum, у команды буквально проводились линейки с построением и заданием целей и приоритетов. Благодаря проектным менеджерам работа была организована очень тщательно, у всех была своя четкая роль.
Рабочие места в команде делились на настольные и подстольные
Все битвы за модем проходили в Catawba War Room. Туда нужно было идти, вооружившись всеми данными, которые есть на текущий момент, пускали в штаб только «офицеров». Очень интересным местом была тестовая лаборатория, где проверялось все то, что разрабатывали DSP-инженеры, драйверщики и прочие прекрасные люди. Лаборатория имела уникальное телекоммуникационное оборудование для проведения полного цикла тестирования на совместимость, надежность и скорость передачи данных:
- TAS 100 Series Telephone Network Emulators, воспроизводившие условия порядка 160 вариантов телефонных соединений, включая помехи и искажения сигналов;
- Сервера удаленного доступа (Dial-up remote access servers) от основных производителей: Cisco, Lucent, Conexant, Broadcom;
- Клиентские модемы (Dial-up modems) ведущих вендоров: USRobotics, Conexant, Zyxel и пр. ;
- Широкий спектр мобильных и десктопных платформ со всеми вариантами чипсетов от Intel, Sis, Via, Asus и пр. (да, в то время многие материнские платы использовали чипсеты сторонних производителей с процессором от Intel);
- И много чего еще.
Система TAS 100, установленная в американской лаборатории Intel
Разработчики тоже осваивали массу нового — нужно было внедрять последние коммуникационные стандарты V. 92 и различный функционал, который нужен был тому или иному конкретному заказчику, например «Modem On Hold», а также оптимизировать код под процессоры Intel с помощью уже упоминавшихся библиотек IPP, разрабатывать драйвера под Windows и Linux, проходить сертификацию, и так далее и тому подобное. Отдельная тема — отладка аппаратной части модема, работа для ребят с паяльниками.
Та самая работа паяльником
Catawba стал уникальным опытом для Российского центра разработки Intel. Участники проекта вспоминают о нем как бездонной емкости новых знаний, впечатлений и контактов. Как о событии, о котором с удовольствием вспоминаешь, в том числе и через 20 лет.
А что же сейчас?
Сейчас Intel модемы, конечно, не разрабатывает, но в телекоммуникационной индустрии по-прежнему заметна. Компания сосредоточилась на нескольких направлениях, где добилась хорошо известных достижений.
Сетевая карта Intel x520 DA2 (2 порта 10G Direct Attach)
Самый успешный коммуникационный проект Intel — это сетевые карты для серверов. Начиная с Fast Ethernet в его медном или оптическом виде, шаг за шагом Intel ускоряла серверные подключения. В статье на историческую тематику, думаю, будет уместно вспомнить такие легендарные адаптеры как Intel 8256x и 8257x — рабочий инструмент для не одного поколения сетевых администраторов; Intel 8259x — первый шаг для многих профессионалов в 10G Ethernet; Intel x520 — сделавших десятигигабитность серверной обыденностью. Не могу в очередной раз не вспомнить, что в далеком 2012 году именно об этих адаптерах я написал свой первый пост в блог Intel, так что питаю к ним особо теплые чувства. Кстати, несмотря на свой преклонный возраст х520 до сих пор имеются в продаже, что говорит само за себя.
Сетевая карта XL710 QDA1 (1 порт 40G QSFP)
В последние годы основой линейки Intel составляли адаптеры серии х710/x720, принесшие с собой промежуточный вариант Ethernet 40G и, наконец, совсем недавно в новых картах x800 дело не торопясь дошло и до 100G. О новом поколении сетевых адаптеров Intel мы обязательно поговорим в блоге отдельно.
Еще одна технология, активно развиваемая Intel, на сей раз потребительская — Thunderbolt. К ней можно относиться по-разному, но не подлежит сомнению, что она: а) существует, б) используется, в) эволюционирует. Когда готовил статью, наткнулся в интернете на список ноутбуков (уж не знаю, полный или нет), поддерживающих Thunderbolt 3. Попробуйте его проскроллить, а потом скажите, редко ли встречается порт TB?
Месяц назад Intel анонсировала процессоры Tiger Lake со встроенным контроллером Thunderbolt 4. Характеристики новой технологии приведены в сравнительной табличке вместе с конкурирующими вариантами. Как видно, ТВ4 вполне себе неплох по всем параметрам, а с поддержкой на уровне процессора Intel еще и дешев в реализации.
Много усилий прилагается сейчас Intel для внедрения в жизнь стандартов пятого поколения сотовой связи. На эту тему мы также планируем написать отдельно, так что здесь просто упомянем как один из аспектов сегодняшнего дня.
Не все и не всегда в технологиях удается довести до светлого будущего. По-человечески жалко технологию высокоскоростной кластеризации Omni-Path. В 2015–17 годах Intel наработала полную экосистему устройств для практической реализации Omni-Path, однако позже новости о ней поступать перестали. Возможно, что это временно, в любом случае, сейчас, как и во времена Catawba, Intel остается одним из ведущих игроков в отрасли коммуникаций. Значит, и через 20 лет у нас будет, о чем вспомнить.
Благодарим Надежду Плотникову, Андрея Лисова и Алексея Сухова за помощь в подготовке этой статьи.
