Семейство Intel Quark стало одной из самых необычных попыток перенести архитектуру x86 в область, где традиционно доминировали микроконтроллеры ARM, AVR, MIPS и проприетарные ядра производителей полупроводников. Эти чипы не предназначались для настольных компьютеров, ноутбуков или производительных серверов. Intel разрабатывала их для носимой электроники, датчиков, промышленных контроллеров, шлюзов Интернета вещей, RFID-оборудования и компактных плат разработки.

Под названием Quark выпускались две существенно различающиеся группы устройств. К первой относились системные процессоры Intel Quark SoC X1000 с частотой 400 МГц, внешней памятью DDR3 и возможностью запуска Linux. Ко второй — микроконтроллеры D1000, D2000 и SE C1000, работавшие на частоте до 32 МГц и оснащённые встроенной Flash-памятью, SRAM, аналоговыми входами, таймерами и последовательными интерфейсами.

Из-за общего бренда эти продукты нередко ошибочно объединяют в одну категорию. На практике Quark X1000 ближе к сверхмаломощной однокристальной системе для шлюзов, а D1000 и D2000 — к обычным 32-разрядным микроконтроллерам. Quark SE C1000 занимает промежуточное положение: основное x86-ядро дополнено сенсорной подсистемой на архитектуре ARC и аппаратным блоком распознавания шаблонов.

Intel Quark Microcontroller и Quark SoC: что это за семейство

Intel представила Quark в 2013 году как семейство предельно компактных и энергоэффективных x86-совместимых решений. Первым массово показанным продуктом стал Quark SoC X1000, установленный на плату Intel Galileo. Позднее появились расширенные варианты X1001, X1010, X1011, X1020, X1021 и модификации с суффиксом D, а также микроконтроллеры D1000, D2000 и SE C1000.

Базовая идея Intel заключалась не в создании уменьшенного Atom. Quark получил существенно более простое вычислительное ядро Lakemont, ограниченный набор функций и минимальный объём кэш-памяти. Это позволило снизить площадь кристалла и энергопотребление, но производительность оказалась значительно ниже даже по сравнению с недорогими процессорами Intel Atom своего времени.

Основные ветви семейства выглядят так:

Ветвь	Тип устройства	Частота	Память	Операционная система	Основные задачи
Quark SoC X1000	системная однокристальная система	400 МГц	внешняя DDR3-800, встроенная SRAM	Linux, RTOS	промышленные шлюзы, контроллеры, учебные платы
Quark D1000	микроконтроллер	до 32 МГц	встроенные Flash, SRAM и ROM	прошивка без полноценной ОС, RTOS	датчики, RFID, автоматика
Quark D2000	микроконтроллер	32 МГц	32 КБ Flash, 8 КБ SRAM, OTP и Data Flash	прошивка, RTOS	низкопотребляющие контроллеры и измерительные устройства
Quark SE C1000	микроконтроллер с сенсорной подсистемой	32 МГц	встроенные Flash и SRAM	прошивка, RTOS	носимая электроника, анализ данных датчиков
Intel Curie	готовый модуль на Quark SE	32 МГц	память внутри модуля	Arduino, специализированные прошивки	носимые устройства и компактные датчики
Intel Galileo	отладочная плата на X1000	400 МГц	256 МБ DDR3	Linux и Arduino-совместимая среда	обучение, прототипирование и шлюзы

Quark X1000 изготавливался по 32-нм техпроцессу, содержал одно ядро и один поток, работал на частоте 400 МГц и имел расчётную тепловую мощность 2,2 Вт. Чип поддерживал до 2 ГБ одноканальной DDR3-800, два интерфейса PCI Express 2.0 x1, два контроллера Fast Ethernet, USB 2.0, SD, SDIO, eMMC, SPI, I²C, UART и GPIO. Корпус FCBGA393 имел размеры 15 × 15 мм.

Микроконтроллеры D1000 и D2000 отличались совершенно иной компоновкой. Им не требовалась внешняя оперативная память для выполнения обычной прошивки: код и данные размещались во встроенной Flash и SRAM. В состав кристалла входили АЦП, аналоговые компараторы, таймеры, сторожевой таймер, последовательные интерфейсы и линии ввода-вывода. Такой набор соответствовал задачам классического микроконтроллера, хотя вычислительное ядро оставалось x86-совместимым.

Quark SE C1000 расширил эту концепцию. Помимо основного x86-ядра, в нём присутствовало ARC-ядро сенсорной подсистемы, способное самостоятельно опрашивать датчики и предварительно обрабатывать информацию. Это снижало нагрузку на основное ядро и позволяло дольше удерживать его в энергосберегающем состоянии.

Чем Quark отличается от Intel Atom

Quark и Atom относятся к принципиально разным уровням производительности.

Intel Atom создавался для устройств, которым требовалась полноценная операционная система, графический интерфейс, браузер, мультимедиа или сетевые сервисы. Большинство поколений Atom поддерживало более современные инструкции, значительно больший объём кэш-памяти, многозадачную нагрузку и полноценную 64-разрядную среду.

Quark ориентировался на управление оборудованием и обработку небольших потоков данных. У X1000 отсутствовала современная интегрированная графика, не было SATA, объём кэш-памяти составлял лишь 16 КБ, а частота ограничивалась 400 МГц. Микроконтроллеры D1000, D2000 и C1000 работали всего на 32 МГц и не предназначались для запуска обычных настольных приложений.

Чем Quark отличается от Xeon

Сравнение Intel Quark и Xeon имеет смысл только на уровне распределения ролей в инфраструктуре.

Quark управлял датчиком, исполнительным механизмом или локальным шлюзом. Xeon обрабатывал базы данных, виртуальные машины, сетевой трафик, аналитические задачи и централизованные сервисы. Между ними различались:

• производительность на несколько порядков;

• объём и тип поддерживаемой памяти;

• количество ядер;

• интерфейсы расширения;

• средства виртуализации;

• надёжность серверной платформы;

• энергопотребление;

• физические размеры системы;

• стоимость конечного устройства.

Quark не является дешёвой заменой Xeon. Xeon также не является рациональной заменой микроконтроллера, который должен опрашивать датчик, работать от батареи и укладываться в единицы миллиампер.

Где купить Intel Quark, платы Galileo, Arduino 101 и оборудование на X1021

Производство семейства прекращено. Intel выпустила уведомление о завершении жизненного цикла 18 января 2019 года. Последние заказы принимались до 19 июля 2019 года, а окончательная дата поставки была назначена на 17 июля 2022 года. В документ вошли X1000, X1001, X1010, X1011, X1020, X1021, X1020D, X1021D, D1000, D2000 и SE C1000.

Поэтому в 2026 году Intel Quark продаётся в четырёх основных формах:

1. неиспользованные складские остатки микросхем;

2. демонтированные BGA- и QFN-компоненты;

3. старые отладочные платы;

4. промышленное оборудование на базе X1020D или X1021.

На российских торговых площадках отдельные Quark встречаются редко. Для AliExpress, Ситилинка и Яндекс Маркета наиболее полезны страницы поиска: они продолжают работать даже после исчезновения конкретной карточки.

Российские магазины и маркетплейсы

Магазин	Страница	Что найдено на 31 июля 2026 года	Цена
AliExpress	Поиск Intel Quark	постоянной карточки с гарантированным наличием не обнаружено; выдача периодически содержит старые платы, отдельные чипы и совместимые аксессуары	зависит от продавца
AliExpress	Поиск Intel Galileo	встречаются бывшие в использовании платы и аксессуары; необходимо проверять поколение Galileo	зависит от продавца
Ситилинк	Поиск Intel Galileo	активной карточки Intel Galileo или Quark нет	—
Ситилинк	Поиск Arduino 101	активной карточки снятой с производства Arduino 101 нет	—
Яндекс Маркет	Поиск Intel Galileo	отдельная серийная карточка отсутствует; попадаются совместимые компоненты и объявления сторонних продавцов	зависит от продавца
Яндекс Маркет	Поиск Arduino 101	стабильного предложения снятой с производства платы нет	зависит от продавца
Яндекс Маркет	Поиск Intel Quark	точные микросхемы практически не представлены	—

Отсутствие карточки в крупной российской рознице объясняется назначением продукта. Quark не продавался как процессор для самостоятельной сборки компьютера. Основными каналами были поставщики электронных компонентов, производители промышленного оборудования и магазины плат разработки.

Зарубежные предложения и складские остатки

Продавец	Товар	Состояние	Цена на дату проверки	Примечание
Mouser	Intel Quark X1020D DH8066101531900S R1BX	складской остаток	176,27 юаня за 1 шт. с НДС в показанной региональной версии	на странице указано 220 единиц
DirectMacro	Supermicro A1SQN	восстановленная плата	278,19 доллара	X1021, 512 МБ ECC, два Fast Ethernet
eBay	Supermicro A1SQN-E	новая плата	495 долларов	промышленная плата, остаточное наличие
IT Devices	Intel Quark X1000	складской остаток	14,02 канадского доллара	отдельная BGA-микросхема
Caretek	Intel Quark X1000	заказная позиция	16,99 канадского доллара	поставка под заказ
PC-Canada	Intel Quark X1000	архивная позиция	17,99 канадского доллара	отсутствует на складе
Mouser	Intel Quark D2000 Developer Kit	архивная карточка	текущая цена отсутствует	комплект снят с производства

Страница Mouser для X1020D указывает частоту 400 МГц, корпус FCBGA393, статус завершения жизненного цикла и сохранившийся складской остаток. Промышленная плата Supermicro A1SQN на вторичном рынке остаётся существенно дороже отдельного процессора, поскольку содержит распаянную память ECC, сетевые контроллеры, интерфейсы автоматизации и элементы питания.

Что именно покупать

Выбор зависит от задачи.

Для коллекции и изучения истории Intel лучше подходит Intel Galileo Gen 2 или Arduino 101. Эти платы можно запустить без монтажа BGA-компонента и сложной разводки многослойной печатной платы.

Для разработки прошивок микроконтроллера наиболее практичен Intel Quark D2000 Developer Kit. На нём уже установлены отладчик, датчики, разъёмы расширения и цепи питания.

Для восстановления промышленной системы требуется точное совпадение маркировки. X1000, X1010, X1020D и X1021 различаются поддержкой ECC, Secure Boot и температурным диапазоном.

Для шлюза промышленной автоматизации полезнее готовая Supermicro A1SQN или A1SQN-E. Покупка отдельного X1021 без исходной схемы и печатной платы не решает задачу создания шлюза.

Проверка микросхемы перед покупкой

У отдельного Quark необходимо проверить:

• полный код заказа;

• S-Spec;

• состояние контактных площадок;

• следы демонтажа и повторной накатки шаров;

• отсутствие сколов корпуса;

• дату производства;

• условия хранения;

• целостность заводской упаковки;

• чувствительность к влаге;

• соответствие температурного класса;

• наличие технической документации на конкретную модификацию.

Для BGA-компонента особенно важен контроль реболлинга. Следы неравномерных шаров, остатки флюса и повреждения подложки указывают на демонтаж. Такой процессор способен пройти первичное включение, но потерять надёжность после нескольких циклов нагрева.

Проверка Intel Galileo

Перед покупкой Galileo проверяют:

• исправность разъёма питания;

• соответствие блока питания;

• работу Ethernet;

• определение microSD;

• загрузку встроенной прошивки;

• USB Host и USB Device;

• последовательную консоль;

• отсутствие повреждений Arduino-разъёмов;

• состояние преобразователей уровней;

• версию платы — Gen 1 или Gen 2;

• наличие оригинального радиатора;

• отсутствие перегрева стабилизаторов.

Intel Galileo первого поколения и Galileo Gen 2 отличаются разводкой питания, скоростью GPIO, набором разъёмов и поддержкой Power over Ethernet. Они используют одинаковый Quark X1000, но не являются полностью идентичными платформами.

История Intel Quark: от носимой электроники до прекращения выпуска

Intel представила Quark на форуме IDF в сентябре 2013 года. Компания стремилась занять растущий рынок носимой электроники и Интернета вещей, где её обычные процессоры были слишком крупными и энергоёмкими. Quark позиционировался ниже Atom и должен был обеспечить разработчикам знакомую архитектуру Intel в предельно компактном исполнении.

Первой демонстрационной платформой стала Intel Galileo. Плата сочетала Quark X1000, оперативную память DDR3, Ethernet, USB, microSD и Arduino-совместимые разъёмы. Galileo позволяла запускать Linux и одновременно работать с модулями расширения Arduino.

Хронология семейства

Год	Событие
2013	анонс архитектуры Quark и SoC X1000
2013	представление Intel Galileo первого поколения
2014	появление X1010 и X1020D с ECC и Secure Boot
2014	расширение семейства моделями для промышленного температурного диапазона
2014	выпуск Intel Galileo Gen 2
2014–2015	появление промышленных шлюзов на X1020D и X1021
2015	представление модуля Intel Curie
2015	анонс микроконтроллеров D1000, D2000 и SE C1000
2015–2016	выпуск Arduino 101 и Genuino 101
2016	начало поставок Quark D2000 Developer Kit
2017	сворачивание части потребительских инициатив Intel в области носимой электроники
2019	официальное уведомление о прекращении производства Quark
2022	завершение последних поставок

X1010 и X1020D сохранили базовую архитектуру X1000: одно 400-МГц ядро, 16 КБ кэш-памяти, до 2 ГБ DDR3-800, два PCIe 2.0 x1 и TDP 2,2 Вт. X1010 получил поддержку ECC, а X1020D дополнительно поддерживал Secure Boot.

Позднее Intel добавила модели с расширенным температурным диапазоном. Коммерческие варианты рассчитаны на работу при температуре от 0 до +70 °C, а модели X1001, X1011, X1021 и X1021D — от −40 до +85 °C. Это делало их пригодными для промышленной автоматики, транспорта, наружных шкафов управления и оборудования без кондиционирования.

Почему Intel создала Quark

В начале 2010-х рынок подключённых устройств быстро расширялся. Производителям требовались:

• компактные процессоры;

• низкое потребление;

• встроенные интерфейсы;

• возможность локальной обработки данных;

• совместимость с существующими средствами разработки;

• поддержка безопасной загрузки;

• работа в промышленном температурном диапазоне;

• доступ к Linux на шлюзах;

• привычная архитектура для разработчиков x86.

Intel рассчитывала использовать сильную сторону своей экосистемы: компиляторы, отладчики, знания разработчиков и накопленный программный код. Однако микроконтроллерный рынок уже имел зрелые ARM Cortex-M, AVR, PIC, MSP430 и другие платформы с огромным выбором корпусов, периферии и готовых библиотек.

Почему семейство не стало массовым

Quark оказался между двумя сформировавшимися классами устройств.

С одной стороны находились недорогие микроконтроллеры ARM Cortex-M, которые предлагали более широкую номенклатуру, развитые средства разработки и высокую производительность на ватт. С другой — недорогие Linux-платы на ARM Cortex-A, способные обеспечивать графику, мультимедиа и более высокую общую скорость.

X1000 был слишком медленным для многих Linux-задач, но заметно сложнее обычного микроконтроллера. D2000 и C1000 конкурировали с производителями, которые выпускали сотни моделей MCU и десятилетиями развивали собственные экосистемы.

LinuxGizmos отмечал неопределённое положение Quark между производительными микроконтроллерами и недорогими процессорами Cortex-A. Именно отсутствие отчётливого преимущества перед обеими категориями стало одной из главных проблем семейства.

Полный модельный ряд Intel Quark

Официальное уведомление о завершении производства позволяет составить полный перечень серийных моделей. В него входят восемь SoC семейства X1000, микроконтроллер D1000, две ревизии D2000 и два варианта поставки SE C1000.

Сводная таблица моделей

Модель	Тип	Частота	ECC	Secure Boot	Температурный класс	Код заказа	S-Spec
Quark SoC X1000	SoC	400 МГц	нет	нет	0…+70 °C	DH8066101538300	SR1BY
Quark SoC X1001	SoC	400 МГц	нет	нет	−40…+85 °C	DHQ1ETS	SR1VB
Quark SoC X1010	SoC	400 МГц	есть	нет	0…+70 °C	DH8066101555100	SR1BZ
Quark SoC X1011	SoC	400 МГц	есть	нет	−40…+85 °C	DHQ1ECCETS	SR1VC
Quark SoC X1020D	SoC	400 МГц	есть	есть	0…+70 °C	DH8066101531900	SR1BX
Quark SoC X1021D	SoC	400 МГц	есть	есть	−40…+85 °C	DHQ1ECCSECETS	SR1VA
Quark SoC X1020	SoC	400 МГц	есть	есть	0…+70 °C	DHQ1ECCSECCTS1	SR1VW
Quark SoC X1021	SoC	400 МГц	есть	есть	−40…+85 °C	DHQ1ECCSECETS1	SR1WH
Quark D1000	MCU	до 32 МГц	не применяется	средства защиты Flash	зависит от исполнения	DMNIAD01SLVBT	SLKMJ
Quark D2000	MCU	32 МГц	не применяется	средства защиты Flash	промышленный	FND2000	SR2KF
Quark D2000	MCU	32 МГц	не применяется	средства защиты Flash	промышленный	FND2000	SR2UC
Quark SE C1000	MCU с сенсорным ядром	32 МГц	не применяется	защищённая загрузка и Flash	зависит от корпуса	LMC1000	SR2TJ
Quark SE C1000	MCU с сенсорным ядром	32 МГц	не применяется	защищённая загрузка и Flash	зависит от корпуса	EQCQ1000	SR2VT

Коды заказа и S-Spec приведены в уведомлении Intel о прекращении производства.

Intel Quark SoC X1000

X1000 стал базовой моделью семейства. Он поддерживает обычную DDR3-800 без ECC и рассчитан на коммерческий температурный диапазон.

Основные характеристики:

Параметр	Значение
Ядра / потоки	1 / 1
Архитектура	32-разрядная x86, совместимая с Pentium ISA
Частота	400 МГц
Кэш	16 КБ
Встроенная SRAM	512 КБ
Максимальная оперативная память	2 ГБ
Тип памяти	DDR3-800
Каналы памяти	1 × 16 бит
Пропускная способность памяти	до 1,6 ГБ/с
PCI Express	2 × PCIe 2.0 x1
Ethernet	2 × 10/100 Мбит/с MAC
USB	Host и Device USB 2.0
Накопители	SD, SDIO, eMMC
Последовательные интерфейсы	SPI, I²C, UART
GPIO	до 16 линий в зависимости от конфигурации
TDP	2,2 Вт
Техпроцесс	32 нм
Корпус	FCBGA393, 15 × 15 мм
Температура	0…+70 °C

Intel Quark SoC X1001

X1001 повторяет функциональность X1000, но рассчитан на расширенный диапазон температур от −40 до +85 °C. Он предназначался для промышленного, транспортного и наружного оборудования.

ECC и Secure Boot отсутствуют. Поэтому X1001 подходит для систем, где важна устойчивость к температуре, но не требуется коррекция ошибок оперативной памяти.

Intel Quark SoC X1010

X1010 добавляет поддержку ECC. Контроллер памяти способен обнаруживать и исправлять одиночные ошибки, что повышает надёжность систем, работающих непрерывно.

Модель сохраняет коммерческий диапазон температур. Типичные области применения:

• стационарные промышленные шлюзы;

• лабораторное оборудование;

• контроллеры внутри климатизированных помещений;

• сетевые устройства с повышенными требованиями к целостности памяти;

• системы сбора телеметрии.

Intel Quark SoC X1011

X1011 сочетает ECC и промышленный температурный диапазон от −40 до +85 °C. Это один из наиболее универсальных Quark для оборудования, размещаемого вне помещений или в производственных цехах.

Intel Quark SoC X1020 и X1020D

X1020 и X1020D поддерживают ECC и Secure Boot. Intel выпускала их как отдельные заказываемые позиции с собственными кодами и S-Spec. Базовые вычислительные характеристики одинаковы: одно ядро, 400 МГц, 2,2 Вт, DDR3-800 и корпус FCBGA393.

Secure Boot позволяет выстроить проверяемую цепочку загрузки. Прошивка проверяет доверенные компоненты до передачи им управления, что снижает риск запуска изменённого загрузчика или неподписанного системного образа.

Коммерческий температурный диапазон ограничивает использование X1020 и X1020D условиями от 0 до +70 °C.

Intel Quark SoC X1021 и X1021D

X1021 и X1021D объединяют:

• ECC;

• Secure Boot;

• расширенный диапазон от −40 до +85 °C;

• 400-МГц x86-ядро;

• до 2 ГБ DDR3-800;

• два Ethernet MAC;

• два PCIe 2.0 x1;

• USB 2.0;

• промышленные последовательные интерфейсы.

Именно X1021 использовался в Supermicro A1SQN. Эта плата демонстрирует типичный сценарий для старшего Quark: не вычислительный сервер, а постоянно работающий шлюз, соединяющий Ethernet, последовательные линии, аналоговые датчики и беспроводные модули.

Intel Quark D1000

D1000 — 32-разрядный микроконтроллер с гарвардской организацией памяти. Он работает на частоте от 4 до 32 МГц и содержит несколько типов встроенной памяти.

Ресурс	Объём или характеристика
Flash для кода	32 КБ
Data Flash	4 КБ
SRAM	8 КБ
ROM	8 КБ
Частота	4–32 МГц
GPIO	до 24
АЦП	19 каналов, до 12 бит
Скорость АЦП	до 2,4 млн выборок/с
Компараторы	6 высокоскоростных и 13 малопотребляющих
SPI	Master и Slave
I²C	100 и 400 кбит/с
UART	2
Таймеры	2 × 32 бита
Сторожевой таймер	есть
Напряжение питания	1,62–3,63 В
Минимальный ток сна	около 1,5 мкА в заданном режиме
Время пробуждения	около 2 мкс
Корпус	QFN40, 6 × 6 мм

Встроенная ROM содержит служебные функции, связанные с программированием Flash, калибровкой, CRC, AES и управлением питанием. Это экономит ограниченное пространство пользовательской памяти.

Intel Quark D2000

D2000 стал наиболее известным отдельным микроконтроллером Quark благодаря доступному комплекту разработки.

Параметр	Intel Quark D2000
Частота	32 МГц
Архитектура	32-разрядная x86, совместимая с i586 без x87
Flash программы	32 КБ
OTP	8 КБ
Data Flash	4 КБ
SRAM	8 КБ
GPIO	25
Каналы АЦП	19
Разрешение АЦП	6, 8, 10 или 12 бит
Скорость АЦП	до 2,28 Мвыб/с при 12 бит; до 4 Мвыб/с при 6 бит
Аналоговые компараторы	19
I²C	100 кбит/с, 400 кбит/с и 1 Мбит/с
UART	2, до 2 Мбит/с
SPI Master	до 16 МГц
SPI Slave	до 3,2 МГц
DMA	2 однонаправленных канала
Таймеры/PWM	2 × 32 бита
RTC	есть
Watchdog	есть
JTAG	есть
Напряжение	2,0–3,6 В в типовой батарейной конфигурации
Корпус	QFN40, 6 × 6 мм

Все 25 GPIO способны формировать прерывание и пробуждать устройство. Это важно для батарейных датчиков: основное ядро находится в режиме сна большую часть времени и включается только после события.

D2000 поддерживает несколько режимов разрешения АЦП. Уменьшение разрядности повышает частоту выборки, поэтому разработчик выбирает между точностью и скоростью измерения.

Ревизии D2000

В документации встречаются S-Spec SR2KF и SR2UC. Обе позиции имеют номер FND2000. Для ремонта оборудования следует устанавливать ревизию, указанную в исходной спецификации платы, особенно при использовании недокументированных особенностей раннего кремния.

Intel Quark SE C1000

Quark SE C1000 — наиболее сложный микроконтроллер семейства. Он объединяет основное x86-ядро, ARC-ядро сенсорной подсистемы и специализированный механизм распознавания шаблонов.

Основное x86-ядро

• частота до 32 МГц;

• 32-разрядное адресное пространство;

• совместимость с Pentium ISA без блока x87;

• кэш инструкций 8 КБ;

• контроллеры прерываний;

• DMA;

• доступ к системным интерфейсам;

• выполнение основной прикладной логики.

Сенсорная подсистема

• ARC-ядро;

• собственный кэш инструкций 8 КБ;

• локальная память данных;

• два контроллера I²C Master;

• два SPI Master;

• до 16 GPIO;

• 19-канальный АЦП;

• два таймера;

• возможность работы при спящем основном ядре.

Общая периферия C1000

Интерфейс	Характеристика
USB	USB 1.1 Full Speed Device, 12 Мбит/с
I²C	два системных контроллера, до 1 Мбит/с
I²S	два интерфейса, передача и приём
UART	два, от 300 бит/с до 2 Мбит/с
SPI	два Master до 16 МГц и один Slave до 3,2 МГц
DMA	8 однонаправленных каналов
Системные GPIO	32
GPIO сенсорного ядра	16
Always-on линии пробуждения	6
Таймеры/PWM	четыре 32-битных счётчика
АЦП	19 каналов, до 12 бит
Компараторы	19
Отладка	JTAG и OpenOCD

C1000 выпускался в корпусах WLCSP144 и BGA144. Компактный WLCSP предназначался для миниатюрной носимой электроники, а BGA упрощал монтаж на обычных многослойных платах и поддерживал промышленный температурный диапазон.

Intel Curie

Intel Curie — не отдельный процессор, а компактный модуль на основе Quark SE C1000. В него входили:

• Quark SE;

• Bluetooth Low Energy;

• шестикоординатный акселерометр и гироскоп;

• Flash и SRAM;

• контроллер зарядки аккумулятора;

• тактовые генераторы;

• элементы питания и согласования;

• антенная часть BLE;

• аппаратный механизм сопоставления шаблонов.

Curie применялся в Arduino 101, носимых устройствах, датчиках движения и демонстрационных спортивных системах.

Intel Edison

Intel Edison нельзя считать обычной платой на Quark. Основным процессором модуля был двухъядерный Intel Atom, а отдельное ядро Quark использовалось как вспомогательный микроконтроллер. Поэтому Edison относится к пограничным продуктам экосистемы, но не к основному модельному ряду Quark.

Архитектура Lakemont и совместимость с x86

Ядро Lakemont представляет собой компактную реализацию 32-разрядной архитектуры Intel. Оно создавалось с приоритетом площади кристалла и энергопотребления, а не максимальной производительности.

Основные архитектурные свойства X1000

• одно ядро;

• один аппаратный поток;

• последовательное выполнение команд;

• 32-разрядный режим;

• совместимость с инструкциями Pentium;

• блок вычислений x87;

• локальный и I/O APIC;

• 16 КБ кэш-памяти;

• отсутствие Intel 64;

• отсутствие Hyper-Threading;

• отсутствие современных наборов SIMD;

• отсутствие интегрированной графики.

В материалах Intel X1000 описан как совместимый с 32-разрядной архитектурой Pentium. Это не означает равную производительность с настольным Pentium. Совместимость относится к программной модели и набору инструкций, тогда как глубина конвейера, кэш, частота и подсистема памяти радикально отличаются.

Различия набора инструкций

Возможность	X1000	D1000	D2000	SE C1000
32-разрядные инструкции x86	да	ограниченный набор	да	да
Pentium/i586-совместимость	да	частичная	да	да
x87	да	нет	нет	нет
MMX	нет	нет	нет	нет
SSE	нет	нет	нет	нет
Intel 64	нет	нет	нет	нет
Hyper-Threading	нет	нет	нет	нет
аппаратная виртуализация	нет	нет	нет	нет
защищённый режим	да	используется в микроконтроллерной среде	используется в микроконтроллерной среде	используется в микроконтроллерной среде

Отсутствие SSE и других современных расширений влияет на компиляцию. Обычный бинарный пакет Linux, собранный с расчётом на более новый x86, способен содержать неподдерживаемые инструкции. Для Quark требовалась корректная целевая архитектура компилятора.

Гарвардская организация микроконтроллеров

D1000 и D2000 используют раздельные области для кода и данных. Такой подход характерен для микроконтроллеров: Flash программы, Data Flash, OTP и SRAM имеют разные назначения и правила доступа.

Это отличает их от привычного компьютера с единым адресным пространством оперативной памяти и накопителя. Прошивка помещается непосредственно во внутреннюю Flash и начинает выполняться после сброса.

Ограничения производительности

Основные причины низкой скорости Quark:

1. малая тактовая частота;

2. одно ядро;

3. небольшой кэш;

4. простая микроархитектура;

5. медленная внешняя DDR3 относительно современных систем;

6. отсутствие SIMD;

7. ограниченная пропускная способность шин;

8. ориентация на энергопотребление, а не на вычислительную плотность.

В микроконтроллерной задаче эти ограничения не критичны. Опрос датчика по I²C, управление реле, расчёт фильтра или формирование пакета телеметрии не требуют производительности настольного процессора.

Память, контроллеры и интерфейсы

Подсистема памяти X1000

Quark X1000 поддерживает до 2 ГБ DDR3-800. Контроллер использует один 16-разрядный канал с максимальной теоретической пропускной способностью 1,6 ГБ/с.

По современным меркам это небольшая величина, но для 400-МГц однопоточного ядра она не является главным ограничением. Производительность чаще упирается в само ядро, размер кэша и программные накладные расходы.

Параметр памяти X1000	Значение
Максимальный объём	2 ГБ
Тип	DDR3-800
Ширина канала	16 бит
Количество каналов	1
Пропускная способность	1,6 ГБ/с
Встроенная SRAM	512 КБ
ECC	X1010, X1011, X1020, X1020D, X1021, X1021D

Встроенная SRAM X1000

Встроенная SRAM обеспечивает предсказуемую задержку и может использоваться на ранних стадиях загрузки, до инициализации внешней DDR3. Она также подходит для критичных участков кода и данных, которым требуется стабильное время доступа.

SRAM не заменяет основную оперативную память. Для Linux-системы 512 КБ недостаточно, поэтому платы Galileo и промышленные шлюзы оснащались внешней DDR3.

PCI Express

X1000 поддерживает две линии PCIe 2.0 x1. Они предназначались для:

• Wi-Fi-модулей;

• сотовых модемов;

• дополнительных сетевых контроллеров;

• промышленных интерфейсных плат;

• специализированных ускорителей;

• устройств mini-PCIe через соответствующую разводку.

Пропускная способность PCIe не превращает Quark в производительную платформу. Центральное ядро не способно обрабатывать поток на уровне современных серверных процессоров.

Ethernet

На кристалле имеются два MAC-контроллера Fast Ethernet 10/100 Мбит/с. Для физического подключения требуются внешние PHY.

Два интерфейса позволяют строить:

• шлюз между двумя сетями;

• компактный маршрутизатор;

• промышленный протокольный конвертер;

• устройство сбора данных с отдельной сервисной сетью;

• мост между локальным оборудованием и центральным сервером.

Ограничение 100 Мбит/с соответствует эпохе и назначению Quark. Для современных гигабитных сетевых устройств его недостаточно.

USB 2.0

X1000 имеет контроллеры USB Host и USB Device. В платах разработки это даёт два разных сценария:

• подключение флеш-накопителя, Wi-Fi-адаптера или другого периферийного устройства;

• подключение самой платы к компьютеру для настройки и передачи данных.

SD, SDIO и eMMC

Интерфейс накопителей поддерживает:

• карты microSD;

• SDIO-модули;

• eMMC;

• загрузочные разделы;

• хранение Linux-образа;

• журналы телеметрии;

• конфигурационные файлы.

Intel Galileo обычно загружала расширенный Linux-образ с microSD. Встроенной памяти платы хватало только для ограниченной системы.

Последовательные интерфейсы

SPI, I²C и UART являются ключевыми для промышленных и сенсорных задач.

SPI обеспечивает быстрый обмен с АЦП, дисплеями, Flash-памятью и радиомодулями.

I²C подключает датчики температуры, давления, влажности, освещённости, часов реального времени и расширители портов.

UART используется для консоли, модемов, GPS, промышленных преобразователей и связи с другими контроллерами.

Память D1000 и D2000

Тип памяти	D1000	D2000
Flash программы	32 КБ	32 КБ
Data Flash	4 КБ	4 КБ
SRAM	8 КБ	8 КБ
OTP	не основной пользовательский ресурс	8 КБ
ROM служебных функций	8 КБ	встроенные системные функции

32 КБ Flash требуют аккуратной организации программы. В такую ёмкость помещаются драйверы периферии, простая логика управления, протокол передачи данных и компактная RTOS, но не полноценная настольная среда.

Аналоговая подсистема

D1000, D2000 и C1000 получили богатую аналоговую периферию:

• 19 каналов АЦП;

• выбираемое разрешение;

• высокоскоростные компараторы;

• малопотребляющие компараторы;

• опорные напряжения;

• события пробуждения;

• привязку к таймерам и DMA.

АЦП позволяет измерять:

• напряжение аккумулятора;

• ток нагрузки через шунт;

• терморезистор;

• аналоговый датчик давления;

• уровень освещённости;

• потенциометр;

• выход измерительного моста;

• медленно меняющиеся технологические сигналы.

Для точных измерений требуется грамотная разводка земли, фильтрация питания, стабильное опорное напряжение и учёт входного сопротивления источника.

Энергопотребление, питание и температурные режимы

Энергопотребление Quark необходимо оценивать на трёх разных уровнях:

1. потребление самого кристалла;

2. потребление памяти и внешних контроллеров;

3. потребление всей платы.

TDP X1000 равен 2,2 Вт, но полная Galileo потребляет больше из-за DDR3, Ethernet PHY, USB, стабилизаторов и вспомогательной логики.

Сравнение классов потребления

Устройство	Показатель	Условия
Quark X1000	TDP 2,2 Вт	расчётная тепловая мощность SoC
Quark D1000	от единиц микроампер во сне	конкретный режим и отключённая периферия
Quark D2000	менее 30 мА в активном режиме по предельной спецификации	зависит от напряжения, кода и периферии
Quark D2000	менее 3,5 мкА в одном из режимов сна	ограниченная активность блоков
Intel Galileo	несколько ватт на уровне платы	SoC, DDR3, PHY, USB и преобразователи
Supermicro A1SQN	больше TDP процессора	память ECC, два PHY, интерфейсы и питание

Для D2000 в публикациях приводилось потребление около 8 мА при 32 МГц и 3,3 В, а в режиме HALT с работающими часами реального времени — менее микроампера. Эти цифры относятся к конкретной конфигурации, а не ко всем возможным режимам.

Режимы энергосбережения

Микроконтроллеры Quark используют:

• динамическое отключение тактирования;

• снижение активности ядра;

• режим ожидания;

• глубокий сон;

• отключение неиспользуемой периферии;

• пробуждение по GPIO;

• пробуждение по RTC;

• пробуждение по таймеру;

• пробуждение по аналоговому компаратору;

• пробуждение по последовательному интерфейсу.

Наибольший эффект даёт не снижение частоты само по себе, а увеличение доли времени, проведённого в глубоком сне.

Типичный батарейный алгоритм выглядит так:

1. микроконтроллер спит;

2. RTC формирует событие;

3. включается АЦП;

4. производится измерение;

5. данные фильтруются;

6. включается радиомодуль;

7. передаётся короткий пакет;

8. периферия отключается;

9. устройство возвращается в сон.

Температурные классы X1000

Модели	Диапазон
X1000, X1010, X1020, X1020D	0…+70 °C
X1001, X1011, X1021, X1021D	−40…+85 °C

Расширенный диапазон относится к температуре корпуса или окружающей среды согласно условиям конкретной спецификации. Он не отменяет расчёт теплового сопротивления платы и локального нагрева рядом с преобразователями питания.

Охлаждение

Quark не требует активного кулера. На Galileo устанавливался небольшой пассивный радиатор. В промышленной плате тепло отводится:

• через корпус BGA;

• контактные площадки;

• внутренние медные слои платы;

• тепловые переходные отверстия;

• естественную конвекцию.

Активное охлаждение для штатных частот не требуется. В герметичном корпусе необходимо учитывать нагрев от модема, преобразователей, накопителя и внешних интерфейсов — именно они способны создавать большую часть тепловой нагрузки.

Безопасность, Secure Boot и известные аппаратные ограничения

Secure Boot

Модели X1020, X1020D, X1021 и X1021D поддерживают Secure Boot. Функция обеспечивает проверку загрузочной цепочки до запуска основной операционной системы.

В типовой защищённой конфигурации проверяются:

1. начальный загрузочный компонент;

2. ключи и подписи;

3. следующий этап загрузчика;

4. системный образ;

5. разрешённая конфигурация запуска.

Secure Boot особенно важен для удалённо установленных шлюзов. Подмена образа такого устройства способна дать злоумышленнику доступ к промышленной сети, каналам телеметрии или исполнительным механизмам.

ECC

ECC защищает от одиночных ошибок памяти. Для шлюза, который работает годами без перезагрузки, случайный битовый сбой способен привести к:

• повреждению процесса;

• неправильному показанию;

• отказу сетевой службы;

• изменению пакета данных;

• зависанию;

• повреждению файловой системы.

ECC не исправляет программные ошибки и не заменяет резервирование. Это дополнительный уровень устойчивости.

Защита Flash у микроконтроллеров

D1000, D2000 и C1000 имеют механизмы ограничения доступа к Flash и отладочным функциям. Они применяются для защиты:

• загрузчика;

• калибровочных данных;

• ключей;

• серийного номера;

• пользовательской прошивки;

• параметров оборудования.

Полная безопасность зависит не только от аппаратного флага, но и от реализации загрузчика, хранения ключей и отключения лишних интерфейсов отладки в серийном устройстве.

Ошибка LOCK у X1000

Одним из наиболее известных ограничений X1000 стала аппаратная проблема, связанная с префиксом LOCK. Обычные Linux-библиотеки используют атомарные инструкции с LOCK для синхронизации. На Quark определённые последовательности могли приводить к зависанию или аварийному завершению.

Поскольку X1000 одноядерный, Intel применяла программный обход: системные компоненты и библиотеки собирались без лишних LOCK-префиксов. Это означало, что произвольный бинарный пакет Debian или другой дистрибуции не всегда работал надёжно без пересборки под Quark.

Практическое значение аппаратных ошибок

Для сохранившихся Galileo важны:

• версия UEFI;

• версия BSP;

• патчи ядра;

• параметры компилятора;

• соответствие пользовательских библиотек;

• известные ограничения конкретной ревизии;

• исправления USB и GPIO;

• корректный образ Yocto.

Обновление обычного Linux-пакета без учёта Quark способно вернуть код, использующий проблемные атомарные инструкции.

Программное обеспечение и инструменты разработки

Экосистема Quark состояла из двух направлений: Linux для X1000 и микроконтроллерный набор инструментов для D1000, D2000 и C1000.

Linux на X1000

Основной поддерживаемой средой был Yocto Project. Intel выпускала Board Support Package, содержащий:

• ядро Linux;

• патчи Quark;

• UEFI;

• драйверы;

• конфигурацию платы;

• загрузочные компоненты;

• рецепты сборки;

• демонстрационные образы;

• средства работы с GPIO, SPI и I²C.

Intel Galileo загружала компактную систему из встроенной памяти либо расширенный образ с microSD.

Debian и другие дистрибутивы

На Galileo запускали Debian через chroot и модифицированные системные образы. Полная совместимость с произвольными пакетами отсутствовала из-за ограничений инструкций и ошибки LOCK. Наиболее надёжным оставался специально собранный образ.

Intel System Studio for Microcontrollers

Для D1000, D2000 и C1000 Intel предлагала System Studio for Microcontrollers. Среда включала:

• компилятор GCC;

• GDB;

• OpenOCD;

• примеры;

• библиотеки периферии;

• шаблоны проектов;

• управление сборкой;

• отладку через JTAG.

Современная установка этой среды затруднена прекращением поддержки, устаревшими зависимостями и ограниченной совместимостью старых пакетов с новыми операционными системами.

QMSI

Quark Microcontroller Software Interface представляет собой низкоуровневый программный слой для периферии. Он поддерживает:

• D2000;

• x86-ядро C1000;

• ARC-сенсорную подсистему C1000;

• GPIO;

• UART;

• SPI;

• I²C;

• ADC;

• компараторы;

• таймеры;

• RTC;

• PWM;

• DMA;

• управление питанием.

Исходный код QMSI сохранился в публичном репозитории. Документация описывает сборку с GCC, отладку через OpenOCD и использование GDB.

Zephyr

Quark D2000 и Quark SE использовались в ранних версиях Zephyr RTOS. Операционная система предоставляла:

• планировщик;

• потоки;

• синхронизацию;

• драйверную модель;

• таймеры;

• сетевые компоненты;

• управление устройствами;

• компактную конфигурацию.

Поддержка старых плат в новых версиях могла быть удалена или перенесена в устаревший раздел. Для практической работы необходима версия Zephyr, соответствующая документации платы и инструментальной цепочке.

Arduino IDE

Intel Galileo и Arduino 101 интегрировались с Arduino IDE, но выполняли скетчи по-разному.

На обычном Arduino Uno код работает непосредственно на ATmega328P. На Galileo Arduino-совместимый слой взаимодействует с Linux и аппаратной периферией Quark. Это создаёт большие задержки GPIO по сравнению с классическим микроконтроллером.

Arduino 101 ближе к традиционной плате MCU: скетч выполняется на Quark SE, а встроенные BLE и IMU доступны через библиотеки Curie.

UEFI и загрузка Galileo

Galileo использует UEFI, а не классическую схему загрузки простого Arduino. Прошивка инициализирует память, интерфейсы и передаёт управление загрузчику Linux.

Подробное объяснение различий BIOS и UEFI представлено в материале XeonLive о системной прошивке.

Устройства и платы на базе Intel Quark

Intel Galileo первого поколения

Intel Galileo стала первым широко доступным устройством на Quark X1000.

Основные параметры:

Параметр	Galileo Gen 1
Процессор	Intel Quark X1000, 400 МГц
Оперативная память	256 МБ DDR3
Накопитель	microSD
Ethernet	10/100 Мбит/с
USB	Host и Device
Расширение	mini-PCIe
Arduino-разъёмы	совместимая геометрия
Цифровые линии	14
PWM	6
Аналоговые входы	6
Разрешение АЦП платы	до 12 бит
Питание	внешний адаптер
Операционная система	Yocto Linux

Плата имела размеры около 10 × 7 см. Она поддерживала Arduino Shield, но электрическая и временная совместимость не была абсолютной. Некоторые модули зависели от точной скорости GPIO и регистров AVR, которых у Galileo не было.

Intel Galileo Gen 2

Вторая версия улучшила практическую работу с периферией.

Основные изменения:

• более удобное питание;

• улучшенная работа GPIO;

• повышенная допустимая нагрузка линий;

• доработанная PWM;

• поддержка Power over Ethernet при установке соответствующего модуля;

• улучшенная последовательная консоль;

• изменённая разводка отдельных сигналов;

• более удобная совместимость с расширениями.

Процессор остался прежним — Quark X1000 на 400 МГц.

Quark D2000 Developer Kit

Комплект разработки D2000 создавался как доступная плата для знакомства с x86-микроконтроллером.

На плате размещались:

• Quark D2000;

• встроенный отладчик;

• USB;

• батарейный держатель;

• шестикоординатный датчик;

• датчик температуры;

• Arduino Uno-совместимые разъёмы;

• совместимость с TI BoosterPack;

• светодиоды;

• кнопки;

• выводы JTAG;

• линии аналоговой периферии.

Стартовая цена комплекта составляла 14,95 доллара. Это было агрессивное предложение для отладочной платы с датчиком и встроенным отладчиком.

Quark SE C1000 Development Board

Плата C1000 предоставляла доступ к обеим вычислительным подсистемам:

• основному x86-ядру;

• ARC-ядру;

• системным GPIO;

• сенсорным GPIO;

• АЦП;

• I²C;

• SPI;

• UART;

• JTAG;

• механизмам управления питанием.

Главная сложность разработки заключалась в разделении ответственности между ядрами. Сенсорная подсистема должна выполнять регулярные низкоуровневые операции, а x86 — более сложную обработку и связь.

Arduino 101 и Genuino 101

Arduino 101 продавалась под брендом Arduino в США и Genuino 101 в ряде других регионов. Основой служил модуль Intel Curie.

Параметр	Arduino 101
Основное ядро	Intel Quark, 32 МГц
Дополнительное ядро	ARC
Рабочее напряжение	3,3 В
Устойчивость цифровых входов	совместимость с 5-В сигналами согласно спецификации платы
Цифровые линии	14
PWM	4
Аналоговые входы	6
Bluetooth	BLE
Датчик движения	6-осевой IMU
Рекомендуемое внешнее питание	7–12 В
Форм-фактор	Arduino Uno

На старте Arduino 101 стоила около 30 долларов, а Genuino 101 — около 28,65 евро.

Supermicro A1SQN

Supermicro A1SQN — промышленная плата формата примерно 4,1 × 4 дюйма.

Параметр	Значение
Процессор	Intel Quark X1021
Частота	400 МГц
TDP SoC	2,2 Вт
Память	512 МБ DDR3 ECC на плате
Ethernet	2 × 10/100 Мбит/с
mini-PCIe	2
Zigbee	отдельный разъём
TPM	1.2
Последовательные интерфейсы	RS-232 и RS-485
Аналоговые входы	8 каналов, 12 бит
Накопитель	microSD
USB	Host и Device
Охлаждение	пассивное

Плата предназначалась для шлюзов, а не для обычных серверов. Она связывала локальные датчики, последовательное оборудование, беспроводные сети и Ethernet.

Supermicro A1SQN-E

A1SQN-E представляет собой близкую промышленную модификацию. Конкретная комплектация зависит от системы и корпуса. На вторичном рынке она встречается как отдельная плата и как часть готового шлюза.

Intel IoT Gateway DK200

Intel IoT Gateway Development Kit DK200 использовал Quark X1020D и программную платформу Wind River. Комплект поддерживал:

• Ethernet;

• Wi-Fi;

• Bluetooth;

• VPN;

• MQTT;

• USB;

• последовательные интерфейсы;

• CAN;

• аудио;

• Zigbee через дополнительное оборудование.

Это наглядный пример правильного применения Quark: устройство не выполняет тяжёлую аналитику, а собирает данные и передаёт их на более производительный сервер.

Eurotech ReliaGATE 15-10

Промышленный шлюз Eurotech ReliaGATE 15-10 оснащался Quark X1020D, 512 МБ DDR3, microSD, двумя 100-Мбитными Ethernet, USB, последовательными интерфейсами и CAN.

Такой набор подходит для:

• транспорта;

• удалённой телеметрии;

• производственных линий;

• энергетики;

• торгового оборудования;

• сельскохозяйственных датчиков;

• систем мониторинга.

Производительность и результаты тестов

Quark нельзя оценивать по одному числу частоты. 400 МГц X1000 значительно медленнее современных 400-МГц ядер ARM с более эффективной архитектурой, большим кэшем и быстрым контроллером памяти.

Наиболее содержательный набор независимых измерений X1000 опубликовал Phoronix. Тестовая Intel Galileo работала с Debian 6.0.8 в chroot, ядром Linux 3.8.7 Yocto и GCC 4.4.5. Использовался Quark X1000 на 400 МГц.

PolyBench-C: вычисление ковариации

Меньший результат лучше.

Платформа	Время, с
Intel Galileo, Quark X1000	240,01
CompuLab Utilite	24,53
Fit-PC2, Atom Z530	30,88
Trim-Slice	21,87
Intense-PC, Core i7-3517UE	7,14
ASRock, Core i3-370M	7,94
ASRock, Core i3-330M	9,00
Intel Bay Trail N2820	5,84

Quark уступил Atom Z530 примерно в 7,8 раза, а Bay Trail N2820 — более чем в 41 раз. Это показывает, что X1000 нельзя считать обычным медленным настольным процессором. Его архитектура оптимизирована для другого класса задач.

PolyBench-C: три матричных умножения

Меньший результат лучше.

Платформа	Время, с
Intel Galileo, Quark X1000	1270,16
CompuLab Utilite	571,48
Fit-PC2, Atom Z530	485,77
Trim-Slice	551,93
Intense-PC, Core i7-3517UE	30,63
ASRock, Core i3-370M	49,31
ASRock, Core i3-330M	52,30
Intel Bay Trail N2820	126,50

В матричной нагрузке Quark оказался примерно в десять раз медленнее Bay Trail и в 2,6 раза медленнее старого Atom Z530.

SciMark: FFT

Больше — лучше.

Платформа	Производительность, Мфлопс
Intel Galileo, Quark X1000	4,80
CompuLab Utilite	16,57
Fit-PC2, Atom Z530	16,15
Trim-Slice	17,48
Intense-PC, Core i7-3517UE	221,33
ASRock, Core i3-370M	124,28
ASRock, Core i3-330M	119,34
Intel Bay Trail N2820	51,30

Результат 4,8 Мфлопс подчёркивает ограниченные возможности математической обработки. Наличие x87 не компенсирует низкую частоту и простую микроархитектуру.

TSCP: шахматный тест

Больше — лучше.

Платформа	Узлов в секунду
Intel Galileo, Quark X1000	40 673
CompuLab Utilite	127 979
Fit-PC2, Atom Z530	197 936
Trim-Slice	126 451
Intense-PC, Core i7-3517UE	807 594
ASRock, Core i3-370M	555 678
ASRock, Core i3-330M	488 369
Intel Bay Trail N2820	323 454

Quark обрабатывает приблизительно в 4,9 раза меньше узлов, чем Atom Z530, и почти в восемь раз меньше, чем Bay Trail.

Компиляция Apache 2.4.7

Меньший результат лучше.

Платформа	Время, с
Intel Galileo, Quark X1000	4891,22
CompuLab Utilite	390,00
Fit-PC2, Atom Z530	473,04
Trim-Slice	537,40
Intense-PC, Core i7-3517UE	61,52
ASRock, Core i3-370M	76,30
ASRock, Core i3-330M	85,40
Intel Bay Trail N2820	226,44

Сборка Apache заняла около 81,5 минуты. На Bay Trail та же операция завершилась примерно за 3,8 минуты.

Этот результат особенно важен для практического использования. Компиляция непосредственно на Galileo крайне медленна. Для разработки применялась кросс-компиляция на обычном компьютере.

Итог по тестам X1000

Нагрузка	Оценка
GPIO и простое управление	достаточно
MQTT с небольшим потоком сообщений	достаточно
сбор телеметрии	достаточно
лёгкий веб-интерфейс	работает с ограничениями
компиляция крупных проектов	очень медленно
шифрование большого потока	низкая скорость
база данных	подходит только для минимальной локальной нагрузки
обработка изображений	непрактично
видео	непригодно
современный браузер	непригодно
контейнеризация	непрактично
виртуализация	не поддерживается

CoreMark для D2000 и C1000

В открытом сертифицированном списке EEMBC не опубликован однозначно идентифицируемый результат, который можно без оговорок связать с серийным D2000 или C1000, конкретной инструментальной цепочкой и подтверждённой конфигурацией памяти. Поэтому числовой CoreMark для этих моделей приводить некорректно.

Документация Intel использует CoreMark как типовую вычислительную нагрузку при характеристике потребления, но не даёт универсального официального балла, пригодного для прямого сравнения. Публикации с оценочными числами различаются параметрами компилятора и не заменяют сертифицированный результат.

Скорость GPIO на Galileo

У Galileo цифровые операции проходят через дополнительные компоненты и программный слой Linux. Поэтому вызовы Arduino API имеют намного большую задержку, чем прямой доступ к регистрам AVR или Cortex-M.

Последствия:

• программное формирование высокочастотного сигнала затруднено;

• битовый SPI через обычные digitalWrite работает медленно;

• точные временные протоколы требуют аппаратного контроллера;

• некоторые Arduino Shield работают нестабильно;

• для быстрых задач нужен SPI, UART, I²C или специализированный драйвер.

Galileo Gen 2 улучшила GPIO, но не превратилась в замену быстрому микроконтроллеру реального времени.

Оценки технических изданий

Phoronix

Phoronix оценивал Galileo как очень маломощную, но крайне медленную Linux-платформу. Главный вывод тестов: Quark справляется с базовыми встроенными задачами, однако существенно уступает Atom, ARM-платам и настольным процессорам в компиляции, математике и вычислительных тестах.

PCWorld

PCWorld отмечал открытый характер Galileo и её ориентацию на разработчиков, но сравнивал цену около 60 долларов с более дешёвой Raspberry Pi. В публикации также подчёркивалось отсутствие мультимедийной производительности, необходимой для нормального воспроизведения 1080p.

All About Circuits

All About Circuits рассматривал D2000 Developer Kit как необычную и недорогую точку входа в x86-микроконтроллеры. Цена 14,95 доллара была сильной стороной, но сам D2000 выходил на чрезвычайно насыщенный рынок MCU.

Hackaday

Hackaday подчёркивал нестандартное положение D2000: 32-разрядное x86-ядро на 32 МГц, небольшая память и богатая микроконтроллерная периферия. Издание воспринимало плату прежде всего как интересный инженерный эксперимент, а не как очевидную замену ARM.

Heise и c’t

Немецкое издание отмечало, что Genuino 101 лучше вписывается в традиционную Arduino-экосистему, чем Galileo. Это закономерно: Arduino 101 работает как микроконтроллерная плата, тогда как Galileo остаётся Linux-компьютером с Arduino-совместимыми разъёмами.

CNX Software

CNX Software связывал завершение Quark с прекращением выпуска Curie и Arduino 101. Закрытие потребительской экосистемы уменьшило число устройств, ради которых разработчикам требовалось осваивать Quark.

Сводный вердикт публикаций

Издание	Положительная оценка	Основная критика
Phoronix	низкое потребление, возможность запуска Linux	очень низкая вычислительная скорость
PCWorld	открытая платформа и Arduino-совместимость	высокая цена относительно Raspberry Pi, слабое мультимедиа
All About Circuits	доступный комплект D2000, богатая периферия	насыщенный рынок конкурентов
Hackaday	необычный x86-микроконтроллер	неочевидная практическая ниша
Heise/c’t	Arduino 101 удобнее Galileo для обычных скетчей	сложность ранней экосистемы Intel
LinuxGizmos	интересная попытка расширить x86	Quark зажат между Cortex-M и Cortex-A
CNX Software	интеграция Curie, BLE и датчиков	прекращение платформы и устройств

Для каких задач подходят процессоры Intel Quark

Промышленные шлюзы

X1020D и X1021 подходят для шлюзов, которые:

• принимают данные по RS-232 или RS-485;

• опрашивают Modbus-устройства;

• собирают аналоговые сигналы;

• передают информацию через Ethernet;

• используют mini-PCIe-модем;

• публикуют сообщения MQTT;

• ведут локальный журнал;

• выполняют простую фильтрацию;

• работают без вентилятора;

• требуют Secure Boot или ECC.

Датчики и регистраторы

D1000, D2000 и C1000 подходят для:

• измерения температуры;

• контроля аккумулятора;

• регистрации вибрации;

• подсчёта импульсов;

• опроса датчиков I²C;

• управления простыми приводами;

• контроля положения;

• формирования предупреждений;

• передачи коротких пакетов;

• работы от батареи.

Носимая электроника

Quark SE C1000 и Curie создавались для носимых устройств. Сенсорная подсистема способна обрабатывать данные акселерометра без постоянного включения основного ядра.

Типичные функции:

• подсчёт шагов;

• распознавание жеста;

• определение активности;

• фиксация изменения положения;

• обнаружение падения;

• пробуждение по движению;

• передача результата через BLE.

RFID и идентификация

D1000 ориентировался в том числе на RFID-оборудование. Микроконтроллер может:

• управлять радиочастотной частью;

• обрабатывать идентификатор;

• выполнять CRC;

• хранить конфигурацию;

• управлять интерфейсом связи;

• работать в энергосберегающем режиме.

Учебные задачи

Платы Quark интересны для изучения:

• внутреннего устройства x86;

• загрузки UEFI;

• кросс-компиляции;

• Yocto;

• Linux GPIO;

• микроконтроллерной x86;

• JTAG;

• OpenOCD;

• RTOS;

• взаимодействия двух ядер C1000;

• промышленных интерфейсов.

Для первого знакомства с электроникой современная поддерживаемая Arduino или STM32 удобнее. Quark требует работы с архивными инструментами и документацией.

Задачи, для которых Quark не подходит

Quark не предназначен для:

• настольного компьютера;

• ноутбука;

• игровой системы;

• мультимедийного центра;

• видеонаблюдения с кодированием нескольких потоков;

• рендеринга;

• машинного обучения общего назначения;

• компиляционной фермы;

• файлового сервера с высокой нагрузкой;

• виртуализации;

• высокоскоростного маршрутизатора;

• современного браузера;

• NAS с SATA;

• обработки больших баз данных.

Игровые и серверные конфигурации

Игровые системы

Серийных игровых компьютеров на Intel Quark не существовало. Ограничения носят фундаментальный характер:

• отсутствует современное графическое ядро;

• нет стандартной настольной видеоплатформы;

• одно ядро работает на 400 МГц;

• кэш составляет 16 КБ;

• поддерживается только 32-разрядная архитектура;

• отсутствуют SSE и современные инструкции;

• нет SATA;

• производительность значительно ниже старых Atom;

• современные игровые операционные системы не поддерживаются;

• объём памяти и пропускная способность недостаточны.

На Galileo запускаются текстовые игры, простые эмуляционные эксперименты и программы с минимальной графикой через внешнее оборудование. Это учебные демонстрации, а не игровая сборка.

Разгон

Intel Quark не имеет пользовательского разблокированного множителя и не поддерживает штатные средства разгона. Частоты процессора и периферии связаны с опорными генераторами и настройками платформы.

Изменение тактового сигнала нарушает:

• скорость UART;

• временные параметры SPI;

• работу I²C;

• таймеры;

• интерфейс DDR3;

• загрузку;

• стабильность PCIe;

• расчётные режимы питания.

Подтверждённых стабильных результатов разгона серийных Quark с воспроизводимой методикой нет. Использовать эти процессоры следует на штатной частоте.

Серверный сценарий

Quark способен выполнять сетевые службы Linux, но не является серверным процессором. Корректное определение его роли — промышленный пограничный шлюз.

Конфигурация на Supermicro A1SQN

Компонент	Выбор
Плата	Supermicro A1SQN
Процессор	Intel Quark X1021
Память	512 МБ DDR3 ECC
Системный накопитель	промышленная microSD
Сеть	два Fast Ethernet
Мобильная связь	mini-PCIe LTE-модем
Локальная беспроводная сеть	Wi-Fi или Zigbee
Полевой интерфейс	RS-485
Протокол	Modbus RTU / TCP
Передача телеметрии	MQTT
ОС	специализированный Linux
Охлаждение	пассивное
Питание	промышленный стабилизированный источник

Такая система подходит для нескольких тысяч коротких сообщений телеметрии в час, локального кэширования, опроса контроллеров и передачи данных на центральную платформу.

Она не подходит для тяжёлой аналитики, контейнерной инфраструктуры, видеопотока и сложной базы данных.

Конфигурация на Intel Galileo Gen 2

Компонент	Выбор
Плата	Intel Galileo Gen 2
Процессор	Quark X1000
Память	256 МБ DDR3
Накопитель	microSD повышенной надёжности
Сеть	Fast Ethernet
Беспроводной адаптер	mini-PCIe Wi-Fi
Датчики	через I²C или SPI
Локальное управление	GPIO и Arduino Shield
ОС	Yocto Linux
Назначение	учебный MQTT-шлюз, домашняя автоматика, лабораторный стенд

Автономный узел на Arduino 101

Компонент	Выбор
Плата	Arduino 101
Процессор	Intel Curie / Quark SE
Связь	Bluetooth Low Energy
Датчики	встроенный IMU и внешние I²C
Питание	аккумулятор через подходящий контроллер
Логика	обнаружение движения и отправка события
Центральный шлюз	компьютер, смартфон или промышленный контроллер

Это не сервер. Узел выполняет локальное измерение и передаёт компактный результат.

Аналоги Intel Quark среди процессоров Intel и Xeon

Intel Atom E3800

Atom E3800 является более производительной встраиваемой платформой. Он подходит для:

• графического интерфейса;

• нескольких сетевых служб;

• большего объёма памяти;

• мультимедийных задач;

• полноценного Linux или Windows Embedded;

• промышленных панельных компьютеров.

По сравнению с Quark X1000 Atom потребляет больше и требует сложной платы, но обеспечивает значительно более высокую производительность.

Intel Atom E3900

Atom E3900 продолжил направление промышленных и автомобильных систем. Он поддерживает более современные интерфейсы, графику и 64-разрядную программную среду.

Для нового шлюза с локальной аналитикой Atom E3900 функционально ближе к требованиям, чем Quark. Однако он не заменяет D2000 в батарейном датчике.

Intel Atom C2000 и C3000

Atom C2000 и C3000 относятся к сетевому и серверному классу:

• несколько ядер;

• значительно больше памяти;

• гигабитные сетевые интерфейсы;

• SATA;

• средства виртуализации;

• ускорение сетевых и криптографических задач;

• серверные корпуса и платы.

Они подходят для маршрутизатора, сетевого хранилища, межсетевого экрана и компактного сервера. Quark предназначен для менее нагруженного конечного шлюза.

Intel Xeon D

Xeon D — ближайший функциональный вариант для производительного периферийного сервера, но не прямой аналог Quark.

Характеристика	Quark X1021	Xeon D
Класс	промышленный шлюз	периферийный сервер
Ядра	1	несколько
Частота	400 МГц	гигагерцевый диапазон
Архитектура	32-битная	64-битная
Память	до 2 ГБ DDR3	многоканальная серверная память
ECC	да	да
Виртуализация	нет	да
Сеть	Fast Ethernet MAC	высокоскоростные серверные интерфейсы
TDP	2,2 Вт	десятки ватт
Задачи	телеметрия и управление	виртуализация, аналитика, хранилище, сеть

Xeon D рационален там, где шлюз должен анализировать большие потоки, запускать контейнеры, обрабатывать видео или хранить значительный объём данных.

Обычные Xeon E3 и Xeon E

Такие процессоры применяются в башенных и стоечных серверах. Они не имеют микроконтроллерной аналоговой периферии и требуют отдельной системной платы, памяти, накопителей и охлаждения.

Использовать Xeon вместо D2000 для опроса одного датчика нерационально. Использовать D2000 вместо Xeon для базы данных невозможно.

Аналоги Intel Quark среди конкурирующих микроконтроллеров

ARM Cortex-M0 и M0+

Эти ядра конкурируют с D1000 и D2000 в простых управляющих задачах.

Преимущества Cortex-M0/M0+:

• огромный выбор моделей;

• низкая стоимость;

• развитые отладчики;

• компактные корпуса;

• широкая поддержка RTOS;

• много библиотек;

• высокая доступность плат.

Quark отличается x86-совместимостью, но для большинства микроконтроллерных проектов это преимущество не компенсирует меньшую экосистему.

ARM Cortex-M3 и Cortex-M4

Cortex-M3 и M4 часто превосходят D2000 по частоте и эффективности. Cortex-M4 дополнительно поддерживает DSP-инструкции и аппаратные операции с плавающей точкой в соответствующих реализациях.

Они лучше подходят для:

• цифровой фильтрации;

• управления двигателем;

• аудио;

• быстрой обработки АЦП;

• сложных контуров регулирования;

• вычислений с плавающей точкой.

STM32

Историческими конкурентами Quark были семейства:

• STM32F0;

• STM32F1;

• STM32F3;

• STM32F4;

• STM32L0;

• STM32L4.

STM32 предлагал гораздо больше вариантов памяти, корпусов, частот и периферии. Это позволяло подобрать конкретный MCU без переплаты за ненужные блоки.

NXP Kinetis и LPC

NXP выпускала микроконтроллеры с:

• Cortex-M0+;

• Cortex-M3;

• Cortex-M4;

• USB;

• Ethernet;

• CAN;

• высокоточными таймерами;

• малопотребляющими режимами;

• криптографическими блоками.

Для промышленного устройства эти семейства имели более зрелую линейку, чем Quark D2000.

Microchip PIC32 и SAM

PIC32 конкурировал за счёт MIPS-архитектуры и развитой периферии. Серия SAM на ARM обеспечивала хорошую совместимость с Arduino и RTOS.

Texas Instruments MSP432 и CC26xx

MSP432 предлагал низкое потребление и ARM Cortex-M4. CC26xx объединял микроконтроллер и радиосвязь, что особенно важно для беспроводного датчика.

Quark D2000 не содержал встроенного радиоблока, поэтому требовал внешний BLE, Zigbee или другой трансивер.

Nordic nRF51 и nRF52

Nordic интегрировал BLE непосредственно в микроконтроллер. Для носимой электроники это уменьшало:

• площадь платы;

• число компонентов;

• стоимость;

• потребление;

• сложность сертификации.

Intel Curie также имел BLE, но выпускался ограниченное время и не получил столь широкой номенклатуры.

Espressif ESP8266 и ESP32

ESP8266 и ESP32 стали сильными конкурентами платформам Galileo в недорогом Интернете вещей.

Их преимущества:

• встроенный Wi-Fi;

• низкая цена;

• большая пользовательская база;

• готовые модули;

• развитая Arduino-совместимая среда;

• высокая производительность для класса MCU;

• компактные платы.

ESP32 также предлагает Bluetooth и множество интерфейсов. Для нового любительского или коммерческого устройства он практичнее снятого с производства Quark.

Сводное сравнение

Платформа	Архитектура	Типичная частота	Linux	Радиосвязь на кристалле/модуле	Аналоговая периферия	Позиционирование
Quark D2000	x86	32 МГц	нет	нет	развитая	датчики и управление
Quark SE C1000	x86 + ARC	32 МГц	нет	в модуле Curie есть BLE	развитая	носимая электроника
Quark X1000	x86	400 МГц	да	через внешние модули	зависит от платы	Linux-шлюз
Cortex-M0+ MCU	ARM	десятки МГц	нет	зависит от модели	зависит от модели	массовые контроллеры
Cortex-M4 MCU	ARM	десятки и сотни МГц	нет	зависит от модели	развитая	DSP и управление
nRF52	ARM	десятки МГц	нет	BLE	есть	беспроводные датчики
ESP32	Xtensa/RISC-V в зависимости от модели	сотни МГц	нет, используются RTOS	Wi-Fi и Bluetooth	есть	подключённые устройства
Atom E3800	x86-64	гигагерцевый диапазон	да	внешние модули	через внешние АЦП	промышленный компьютер
Xeon D	x86-64	гигагерцевый диапазон	да	внешние модули	через контроллеры	периферийный сервер

Покупка и восстановление старой платформы

Выбор между отдельной микросхемой и платой

Отдельный X1000 подходит только для:

• ремонта существующей платы;

• профессиональной разработки собственной многослойной PCB;

• коллекции компонентов;

• лабораторного анализа корпуса;

• замены повреждённого BGA.

Для обучения отдельный процессор бесполезен без:

• DDR3;

• UEFI;

• SPI Flash;

• генераторов;

• сложной системы питания;

• Ethernet PHY;

• USB-разводки;

• JTAG;

• многослойной платы;

• оборудования для BGA-монтажа.

Готовая Galileo или A1SQN значительно практичнее.

Архивирование программного окружения

Перед началом проекта необходимо сохранить локально:

• даташит;

• спецификацию обновлений;

• BSP;

• UEFI;

• образ Linux;

• исходники QMSI;

• компилятор;

• OpenOCD;

• GDB;

• примеры;

• схемы платы;

• файлы распиновки;

• руководство пользователя;

• инструкции восстановления загрузчика.

Ссылки старых производителей постепенно исчезают. Локальный архив защищает проект от потери документации.

Проверка D2000 Developer Kit

Последовательность проверки:

1. осмотреть USB-разъём;

2. проверить отсутствие коррозии от батарейки;

3. измерить сопротивление по питанию;

4. подключить ограниченный ток;

5. проверить стабилизаторы;

6. убедиться в определении отладчика;

7. считать идентификатор JTAG;

8. сохранить содержимое Flash;

9. загрузить минимальный пример;

10. проверить GPIO;

11. проверить UART;

12. проверить I²C-датчик;

13. проверить АЦП;

14. проверить сон и пробуждение.

Проверка Galileo

После внешнего осмотра:

1. подключают последовательную консоль;

2. фиксируют сообщения UEFI;

3. проверяют объём DDR3;

4. загружают штатный образ;

5. тестируют microSD;

6. проверяют оба режима USB;

7. измеряют скорость Ethernet;

8. тестируют GPIO;

9. проверяют SPI и I²C;

10. контролируют температуру стабилизаторов;

11. сохраняют резервную копию прошивки.

Типичные неисправности

• повреждённый разъём питания;

• неверный адаптер;

• деградация microSD;

• повреждение UEFI;

• неисправность USB-разъёма;

• оторванные Arduino-контакты;

• повреждение преобразователя уровней;

• короткое замыкание на Shield;

• перегрев стабилизатора;

• коррозия после хранения;

• неудачное обновление системного образа;

• механическое повреждение mini-PCIe.

Преимущества и недостатки Intel Quark

Плюсы

• необычная 32-разрядная архитектура x86 в классе микроконтроллеров;

• возможность запуска Linux на X1000;

• низкий TDP системных моделей;

• минимальное потребление D1000, D2000 и C1000 в спящем режиме;

• богатая аналоговая периферия;

• большое число компараторов;

• до 25 GPIO у D2000;

• промышленный температурный диапазон старших моделей;

• поддержка ECC у X1010, X1011, X1020 и X1021;

• Secure Boot у X1020 и X1021;

• два Fast Ethernet MAC;

• два PCIe 2.0 x1;

• поддержка SD, SDIO и eMMC;

• Arduino-совместимые платы;

• модуль Curie с BLE и IMU;

• сенсорная подсистема ARC в C1000;

• аппаратный механизм распознавания шаблонов;

• пассивное охлаждение;

• хорошая документация на уровне регистров;

• доступные исходники QMSI;

• историческая ценность для изучения развития IoT-платформ Intel.

Минусы

• полное прекращение производства;

• отсутствие официального развития экосистемы;

• крайне низкая производительность X1000;

• частота микроконтроллеров всего 32 МГц;

• только 32-разрядная архитектура;

• отсутствие SSE и современных расширений;

• отсутствие аппаратной виртуализации;

• отсутствие встроенной современной графики;

• отсутствие SATA;

• Fast Ethernet вместо Gigabit Ethernet;

• маленький объём Flash и SRAM у D2000;

• сложная установка старой инструментальной цепочки;

• ограниченная совместимость обычных Linux-пакетов;

• известная проблема с LOCK у X1000;

• задержки GPIO на Galileo;

• неполная электрическая и временная совместимость некоторых Arduino Shield;

• отсутствие встроенной радиосвязи у D2000;

• небольшой выбор корпусов и моделей;

• малое число доступных плат;

• высокая цена редких складских остатков;

• риск покупки демонтированного BGA;

• отсутствие новых серийных ноутбуков, серверов и потребительских устройств;

• значительно более удобные современные ARM, ESP32 и RISC-V альтернативы.

Итоговый вердикт

Intel Quark — важная, но коммерчески неудачная глава в истории Intel. Семейство показало, что архитектуру x86 можно уменьшить до уровня маломощной однокристальной системы и даже микроконтроллера с десятками килобайт памяти.

Quark X1000 позволял запускать Linux при TDP 2,2 Вт, поддерживал DDR3, PCIe, Ethernet, USB и промышленные интерфейсы. Старшие X1020 и X1021 получили ECC и Secure Boot, поэтому подходили для защищённых шлюзов. Однако производительность оставалась чрезвычайно низкой: в независимых тестах Galileo многократно уступала старым Atom и недорогим ARM-платам.

D1000 и D2000 были технически интереснее как настоящие x86-микроконтроллеры. Они объединяли Flash, SRAM, АЦП, компараторы, GPIO, SPI, I²C и UART. Проблемой стала не функциональность, а рынок: ARM-производители предлагали намного больше моделей, корпусов, плат и библиотек.

Quark SE C1000 и Intel Curie представляли наиболее продвинутую концепцию. Сенсорное ARC-ядро, BLE, IMU и механизм распознавания шаблонов хорошо соответствовали носимой электронике. Закрытие платформы остановило развитие до формирования устойчивой экосистемы.

Для нового коммерческого проекта Intel Quark не подходит. Компоненты сняты с производства, программная среда устарела, а долгосрочная поставка не обеспечивается.

Для ремонта промышленного оборудования Quark остаётся актуальным. X1020D и X1021 продолжают встречаться в шлюзах, контроллерах и платах Supermicro. При замене требуется точное соответствие модификации, S-Spec, ECC, Secure Boot и температурного класса.

Для коллекционера лучшими устройствами являются Intel Galileo Gen 2, Arduino 101 и Quark D2000 Developer Kit. Они отражают три разных направления платформы: Linux-шлюз, носимый модуль и самостоятельный x86-микроконтроллер.

Для учебной лаборатории Quark полезен как исторический объект. На нём можно изучать UEFI, Yocto, кросс-компиляцию, JTAG, OpenOCD, микроконтроллерную x86 и взаимодействие разнородных ядер. Для первого знакомства с современной встраиваемой разработкой рациональнее использовать поддерживаемую ARM-, ESP32- или RISC-V-плату.

Главное достоинство Intel Quark заключается не в скорости. Это редкая архитектурная попытка соединить мир классических микроконтроллеров с программной моделью Intel. Семейство не смогло вытеснить ARM, но оставило после себя необычные процессоры, платы Galileo, модуль Curie и один из немногих серийных 32-разрядных x86-микроконтроллеров.