Imagination推出的Creator Ci20单板计算机,除了使用了自家的PowerVR SGX540之外,CPU SoC使用的是君正的JZ4780(基于MIPS架构),开发板上集成了WiFi/BT/ETH等通信接口及其它常用的外设,希望能为广大MIPS爱好者提供一款合适的评估学习平台。该开发板与RPI 2推出的时间大致相仿,可以拿来与Creator Ci20进行比较一番,本文接下来的评测也将主要对着两个板子进行参数对比。笔者以前也使用过龙芯俱乐部开发的龙芯评估板,总体感觉尚可,所以对于Ci20开发板感觉倒也蛮亲切,迫不及待想体验一番。
Creator Ci20开箱
Creator Ci20开发板上的CPU SoC是JZ4780,基于MIPS架构,开发板硬件配置不算高,但是接口比较齐全。
Ci20包装盒上列出了开发板的一些主要特性,硬件特性主要包括:MIPS架构、PowerVR GPU及FlowCloud支持;软件平台则支持主流的Linux及Android系统。开发套件以盒装形式销售,MOUSER上的报价为RMB 550元左右(含税)。
Ci20包装盒内包含Creator Ci20开发板1块,USB接口电源线一根,纸质简明文档一份,另还提供了六角塑料支撑螺丝柱一套。内部使用了防震泡沫对开发板进行保护。
Ci20开发板大小约为90X95mm,最初的Ci20开发板油墨为绿色,现在的版本为V2版本,使用紫色油墨。纸质文档给出了快速指南网址,指引用户快速上手。不过只有英文页面,没有中文的说明文档。
硬件介绍
Creator Ci20的定位主要针对树莓派2B,CPU的主频不高,使用的是MIPS32架构,双核心,工作主频为1.2Ghz。其实Imagination早在2013年推出了名为Warrior的64位架构CPU,主要针对手机及平板市场。不过在Creator Ci20上并未使用该CPU。相对来说,Creator Ci20的特色更多的表现在提供的外设接口上,除了在开发板上集成了常规的音、视频等接口外,开发板上还包括WiFi/BT/ETH等通信接口另外加上一个红外接收器!
Creator Ci20开发板上的外设主要集中在正面。1GB的总物理内存由4片256MB的芯片颗粒组成(还有两颗内存芯片在背面),8GB的EMMC芯片及无线/蓝牙芯片则放在开发板的背面。
JZ4780 模块
Creator Ci20上使用的JZ4780 SoC是北京君正推出的一款微处理器,基于XBurst CPU内核的JZ47xx 系列微处理器芯片自2007年初以来,凭借其优异的性价比、强劲的多媒体处理能力和超低功耗优势,迅速在生物识别、教育电子、多媒体播放器、电子书、平板电脑等领域得到大量应用。JZ47xx系列芯片产品已成为我国出货量最大、应用领域最广的自主创新微处理器产品。在很多的指纹考勤机上可以见到该CPU的身影。
该微处理器拥有两颗1.2Ghz的内核,每颗内核自带64KB的一级片内缓存,总共512KB的二级缓存,CPU使用9段流水线进行作业处理。封装形式为BGA,芯片大小为17X17mm。SoC上还集成了PowerVR SGX540 GPU,集成3D及2D加速功能。
存储系统
Creator Ci20开发板上集成了1GB的DDR3内存及8GB的EMMC存储器。1GB的DDR3内存对于一般的嵌入式应用来说基本足够了,内存颗粒使用的是三星的K4B2G0846,单片容量为2Gbit,单颗容量达256MB,一共有4片,总计达1GB的内存。该内存在900Mhz工作频率下最高可达900Mb/秒数据传输,具体性能测试见后文。
8GB的EMMC存储器可以直接用来存储系统固件,省去了另外购置SD卡的费用。这是镁光的一款广泛使用的EMMC存储器,性能一般,胜在价格便宜,很多U盘使用的就是这种型号的存储芯片。该存储器使用MLC存储单元,位宽为8bit,同步访问模式下性能可达200MT/s;在异步访问模式下,读写速率可达50MT/s。后面会有详细的读写速率测试。
除了内置的这些存储设备,Creator Ci20开发板也提供了SD卡及USB存储接口,可以很方便的为开发板添加外部存储器。RPI系列都没有提供内置的EMMC存储支持,程序运行必须使用额外的Micro SD来提供外部存储能力。
通信能力
相对于RPI 2来说,Ci20的特色主要表现在提供了丰富的外部网络通信能力。Ci20开发板上除了提供标准的ETH网络接口,还提供了WiFi/BT连接能力。
板载的无线通信模块为RK903,RK903模块包括了WiFi功能,支持IEE 802.1 b/g/n协议,无线网络使用为2.4GHz频段通信;FM功能支持76MHz-108MHz频段;而蓝牙功能则从最初的2.1版本升级为4.0版本。下图中,无线模块的下方是天线,没有提供独立的SMA天线接口。
以太网控制器型号为DM9000C,是DAVICOM推出的10/100M快速以太网控制器,内置4KB双字静态存储器。DM900C支持10Base-T及100Base-TX,兼容802.3u以太网协议。
ETH接口的速率为100M,中规中矩。相比树莓派2来说,多了WiFi及BT功能,而RPI直到RPI 3才推出无线连接功能。
其它接口
Ci20还提供了其它一些常用的接口,如红外接收器、JTAG、Camera、HDMI接口等。电源接口为标准DC-Jack,默认输入电压为5V,接口规格为4mmX1.7mm,电压极性为内正外负,附件提供的只是一根供电电缆,需要自行配备5V/1A以上电源适配器。
Ci20开发板上还引出了RPI兼容的GPIO接口,26针,间距为2.54mm标准。
上电、性能测试
Ci20使用5V DC供电,使用附送的供电电缆连接到外部5V DC电源适配器,连接上网线、HDMI显示器及键盘、鼠标等外设,就可以开始体验Creator Ci20了。
Ci20提供了灵活的启动选项配置,除了可以引导NAND上的系统之外,还可以从SD卡或USB存储设备上启动,通过开发板上的JP3及SW1的组合配置,可以很灵活的选择存储在不同设备上的系统。下图是可用的启动选项配置,JP3默认设置为从NAND启动系统。NAND出厂时固化的DEBIAN 7系统,不过DEBIAN 8也已支持Ci20。
HDMI接口与显示器相连通过一个HDMI转换器与VGA显示器连接,不知道是HDMI转换器的兼容问题还是Ci20开发板硬件驱动问题。上电后VGA显示器上没有任何输出,所以下述测试画面是通过远程访问得到的效果。
配置好远程桌面连接后,稍等片刻。桌面出来了,啥,这是XFCE桌面,居然不是惯常的LXDE。
原来,LINUX发行版是DEBIAN,也不是惯常的UBUNTU,嗯,不走寻常路!理论上来说,DEBIAN比UBUNTU的测试更严谨,所以稳定性应该也会更好那么一点点吧。
XFCE算是老牌的轻便桌面系统了,相对于LXDE来说,似乎只有DEBIAN上使用得更多一点,当然这些都是个人喜好,可以定制的。
系统默认没有安装OFFICE等办公软件,只提供了Iceweasel浏览器,另外为了方便实现远程桌面,默认安装了VNC Server。
可以使用XFCE提供的网络管理组件来配置网络,点击任务栏上的网络图标,可以查看及连接相应的网络。
简单测试一下Ci20的性能,使用sysbench平台来进行测试。
先看看CPU信息,
可以看到,确实是双核CPU,CPU型号为君正 Xburst V4.15 FPU V0.0。
下面的指令测试CPU的性能,
测试时火力全开,因为Ci20上的CPU只有两个核心,这里指定两个线程来测试性能。实际上也可以打开4个线程,但那样测试的话意义不大。RPI 2B集成了4个核心,而且由于核心频率与JZ4780也不相同,所以比较起来的话也不能完全反映具体的性能。
下面是RPI2对应的CPU测试结果,4线程测试模式,除了线程数不同外,其它的参数一致。
可以看到,CPU的测试性能基本相当,RPI2的性能稍高一点,不过基本可以忽略不计了。
接下来比较一下二者的内存性能,先看Ci20的测试数据。
RPI2的内存性能测试,测试参数相同,除了线程数开启为4,可以看到内存性能还是大幅度提升了。
最后是FLASH存储器性能测试,从下图看到,内置的EMMC存储器性能的确是一般,对于大量存储数据处理来说,有点捉襟见肘啊!
RPI2上使用SANDISK 16GB的存储卡来进行比较,规格为CLASS 10。下面是相同参数的测试结果对比。可以看到,差距非常明显。
从硬件测试结果来看,CPU性能基本相当,内存和存储能力来讲,由于测试使用的线程数不完全一致,内存和闪存的对比仅供参考。
软件工具链
在MIPS架构的CPU上开发软件,当然需要使用MIPS专用的工具链来编译代码。不过一般的LINUX发行版内都有相应的配套工具链供用户使用。Ci20出厂时的LINUX发行版为DEBIAN 7.5,相应的GCC版本号为GCC 4.6.3。
可以直接在Ci20上编译代码,省去了交叉编译的依赖性问题。下面编写一个简单的Hello World程序来查看工具链的一些细节。
编译的细节。这里除了编译工具链的不同外,其编译过程与ARM架构并没有明显的区别。同时,从DEBIAN官方软件源获取到的程序,都可以直接在MIPS平台上直接使用,因为LINUX发行版帮助我们解决了这个问题。
为了进一步了解生成的代码的内部细节,使用readelf文件来记取生成的代码头,得到的信息如下
这里注意两三个细节。一个是CPU的架构,可以看到MIPS R3000字样;另外程序的字节顺序使用的是little endian,也就是小端字节。最后看到程序的Class是ELF32,表明这是32位的代码,因为CPU也是32位的。这些要素都是在进行软件开发时必须考虑到的问题。
君正官方也提供了相应的SDK开发文档,里面包含了交叉编译工具链及特定的SDK底层软件包供用户使用。
结论
总体来讲,Creator Ci20的优势在于比较完善的硬件配置,虽然各硬件的性能及参数并非最好,但胜在实用。还有一点,它使用的是MIPS架构的CPU,用来学习并了解MIPS架构的相关知识,学习并比较大端与小端的区别,倒也不失为一个不错的选择。ETH/WIFI/BT的完美组合,可以借以了解完整的通信框架,还算不错的CPU性能,也算是不错的选择。另外,市面上基于MIPS架构的开发板,除了龙芯的智龙,别的还真没得选!
不过Creator Ci20最大的软肋是其价格,550RMB可以买俩最新的RPI 3了;再有与RPI相比较,在软件生态及用户基数方面完全是一边倒的趋势。
所以,如果你是MIPS的铁杆FANS的话,还是掏钱买了吧!
参考资料:
Creator Ci20
JZ4780CPU
RPI官网
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