Motorola DragonBall¶

Motorola DragonBall — это семейство микроконтроллеров (MCU) и микропроцессоров, разработанных компанией Motorola (позже — Freescale Semiconductor) в 1990-х годах. Процессоры серии DragonBall были построены на модифицированном ядре Motorola 68000 (M68000) и предназначались преимущественно для портативных устройств, таких как карманные персональные компьютеры (КПК), смартфоны и игровые консоли. Наибольшую известность семейство получило благодаря использованию в КПК Palm, Inc., где процессоры DragonBall стали основой для большинства устройств линейки Palm Pilot и последующих моделей.

¶История

¶Разработка и запуск

Разработка семейства DragonBall началась в середине 1990-х годов, когда компания Motorola, один из ведущих производителей полупроводниковых компонентов, стремилась занять нишу на рынке мобильных и встраиваемых систем. Основой для нового процессора послужило ядро Motorola 68000, которое уже было широко распространено в компьютерах Amiga, Atari ST и Apple Macintosh. Однако для портативных устройств требовалась низкая потребляемая мощность и компактные размеры, что привело к созданию специализированного чипа.

Первая модель, MC68328 (известная как DragonBall VZ), была выпущена в 1995 году. Она представляла собой 32-битный микроконтроллер с тактовой частотой 16,58 МГц, интегрированным контроллером памяти, ЖК-дисплея и последовательными интерфейсами. Этот процессор был ориентирован на производителей КПК и встраиваемых систем.

¶Эра Palm

Ключевым событием для DragonBall стало заключение партнёрства с компанией Palm, Inc. (тогда дочернее подразделение U.S. Robotics, а затем 3Com). В 1996 году Palm выпустила свой первый КПК — Palm Pilot 1000, который работал на процессоре Motorola DragonBall MC68328. Устройство стало хитом благодаря простоте использования, синхронизации с ПК и низкой цене. Успех Palm Pilot привёл к тому, что все последующие модели Palm (Pilot 5000, Palm III, Palm V, Palm VII и другие) использовали процессоры DragonBall вплоть до 2002 года.

Процессоры DragonBall обеспечивали достаточную производительность для операционной системы Palm OS, которая была оптимизирована для работы на маломощных процессорах. Это позволило Palm доминировать на рынке КПК в конце 1990-х — начале 2000-х годов.

¶Эволюция семейства

Семейство DragonBall развивалось в нескольких поколениях:

• MC68328 (DragonBall VZ) — первое поколение, тактовая частота 16,58 МГц, 32-битное ядро, 4 КБ кэш-памяти, поддержка до 4 МБ ОЗУ.
• MC68EZ328 (DragonBall EZ) — выпущен в 1997 году, тактовая частота до 20 МГц, улучшенная интеграция периферии (контроллер ЖК-дисплея, последовательные порты, таймеры), сниженное энергопотребление.
• MC68VZ328 (DragonBall VZ) — выпущен в 1998 году, тактовая частота до 33 МГц, увеличенный кэш (8 КБ), поддержка более быстрой памяти и цветных ЖК-дисплеев.
• MC68SZ328 (DragonBall SZ) — выпущен в 2000 году, тактовая частота до 66 МГц, 32-битное ядро с улучшенной производительностью, поддержка USB, встроенный контроллер DMA, кэш 16 КБ.
• MC68MX328 (DragonBall MX) — последнее поколение, выпущенное в 2001 году, тактовая частота до 100 МГц, ядро ARM7TDMI (вместо M68000), что знаменовало переход к архитектуре ARM. Эта модель не получила широкого распространения.

¶Закат

К началу 2000-х годов процессоры DragonBall начали уступать по производительности более современным архитектурам, таким как ARM (StrongARM, XScale) и MIPS. Palm, Inc. начала переход на процессоры Intel XScale (PXA255, PXA270) в 2002 году с выпуском Palm Tungsten T. В 2004 году Motorola (уже как Freescale Semiconductor) прекратила производство процессоров DragonBall. Последним устройством на базе DragonBall стал Palm m500, выпущенный в 2002 году.

¶Архитектура и характеристики

¶Ядро

Все процессоры семейства DragonBall, кроме MX, базировались на ядре Motorola 68000 (M68000), которое было адаптировано для встраиваемых систем. Ядро было 32-битным, с 32-битными регистрами и 32-битной шиной данных, но внешняя шина адреса была 24-битной, что ограничивало адресуемую память до 16 МБ. Процессоры поддерживали режимы работы: пользовательский и супервизорный.

¶Интегрированная периферия

DragonBall были микроконтроллерами, то есть содержали на одном кристассе не только процессорное ядро, но и множество периферийных устройств. Типичный набор включал:

• Контроллер ЖК-дисплея — поддержка монохромных и цветных дисплеев с разрешением до 320×320 пикселей.
• Контроллер памяти — поддержка статической памяти (SRAM) и флэш-памяти.
• Последовательные интерфейсы — UART (для синхронизации с ПК), SPI, I²C.
• Таймеры — несколько программируемых таймеров.
• Контроллер прерываний — поддержка внешних и внутренних прерываний.
• Контроллер DMA — прямой доступ к памяти для периферии (в некоторых моделях).
• USB-контроллер — в моделях SZ и MX.

¶Энергопотребление

Одной из ключевых особенностей DragonBall было низкое энергопотребление, что делало их идеальными для портативных устройств с батарейным питанием. Процессоры поддерживали несколько режимов энергосбережения: режим ожидания (standby) и режим пониженного напряжения (sleep). В режиме ожидания потребление тока составляло единицы микроампер.

¶Применение

¶Карманные персональные компьютеры (КПК)

Основная сфера применения DragonBall — КПК. Наиболее известные устройства:

• Palm Pilot 1000/5000 (1996) — первые КПК Palm, на MC68328.
• Palm III (1998) — на MC68EZ328.
• Palm V (1999) — на MC68VZ328.
• Palm m100 (2000) — на MC68VZ328.
• Palm m500 (2001) — на MC68VZ328.
• Handspring Visor (1999) — КПК на базе Palm OS, использовал MC68EZ328.
• Sony CLIÉ — некоторые модели (например, PEG-S300) использовали DragonBall.

¶Смартфоны

В начале 2000-х годов процессоры DragonBall применялись в некоторых смартфонах, работавших на Palm OS:

• Kyocera 6035 (2001) — один из первых смартфонов на Palm OS, использовал MC68VZ328.
• Handspring Treo 180 (2002) — на MC68VZ328.

¶Игровые консоли

Процессоры DragonBall нашли применение в портативных игровых консолях:

• Game Boy Advance (2001) — использовал модифицированное ядро ARM7TDMI, но его предшественник, Game Boy Color, базировался на процессоре Sharp LR35902, который был производным от Z80. Однако некоторые ранние прототипы и вспомогательные устройства (например, Game Boy Camera) использовали DragonBall.
• Tapwave Zodiac (2003) — портативная игровая консоль на Palm OS, использовала процессор Motorola i.MX1 (на базе ARM), но не DragonBall.

¶Другие устройства

• Электронные книги — некоторые ранние модели (например, от компании Franklin Electronic Publishers).
• Промышленные контроллеры — встраиваемые системы для автоматизации.
• Медицинские устройства — портативные мониторы и анализаторы.

¶Критика и наследие

¶Критика

Несмотря на успех, процессоры DragonBall подвергались критике за низкую производительность по сравнению с конкурентами. К 2000 году процессоры Intel StrongARM и XScale обеспечивали в 2-3 раза более высокую тактовую частоту и лучшую производительность на ватт. Кроме того, архитектура M68000 была устаревшей и не поддерживала современные функции, такие как MMU (блок управления памятью) для виртуальной памяти, что ограничивало возможности многозадачности.

¶Наследие

DragonBall стал важным этапом в развитии портативных вычислительных устройств. Он обеспечил аппаратную основу для операционной системы Palm OS, которая доминировала на рынке КПК до появления смартфонов. Процессоры DragonBall также показали, что 32-битные процессоры могут быть эффективно использованы в маломощных устройствах, что стимулировало развитие рынка встраиваемых систем.

После прекращения производства DragonBall компания Freescale Semiconductor (преемник Motorola) продолжила выпуск процессоров на базе ARM (серия i.MX), которые стали прямыми наследниками DragonBall в сегменте встраиваемых и мобильных систем.

¶Интересные факты

• Название «DragonBall» (с англ. — «драконий шар») было выбрано Motorola в честь популярного аниме-сериала «Dragon Ball». Это был маркетинговый ход, направленный на привлечение внимания молодой аудитории.
• Процессоры DragonBall были одними из первых, кто использовал технологию «система на кристалле» (SoC) для портативных устройств, объединяя процессор, память и периферию на одном чипе.
• Palm, Inc. была настолько тесно связана с DragonBall, что в 1999 году Motorola и Palm совместно разработали процессор DragonBall VZ для Palm V.

¶Источники

• Motorola. «MC68328 DragonBall Integrated Processor User’s Manual». 1995.
• Palm, Inc. «Palm Pilot Handbook». 1996.
• Freescale Semiconductor. «DragonBall Family Reference Manual». 2003.
• Palm, Inc. «Palm OS Programmer’s API Reference». 2001.
• «The History of Palm» — Palm, Inc. (корпоративный архив, 2005).
• «Motorola DragonBall: The Processor That Powered the Palm Pilot» — журнал «Byte», 1997.
• «Embedded Systems Design» — статья «DragonBall: A Low-Power MCU for Handhelds», 1998.