مقارنة بين معالجات بايكال و انتل. اقتربت "Baikals" من معالجات Intel الحديثة في الاختبارات

08/17/2017 ، الخميس ، 19:24 ، بتوقيت موسكو النص: دينيس فويكوف

أجرى مطورو المعالجات المحلية "بايكال" اختبارات مكثفة على عدد من المقاييس. يوضح أحدهم بشكل إيجابي إمكانية مقارنة خصائص المنتج الروسي بمنتجات قادة السوق العالمية.

اختبار إيجابي لـ "بايكال"

أظهرت المعالجات المحلية "بايكال" في عدد من المعايير مؤشرات أداء تضاهي منتجات قادة العالم المعترف بهم في هذه الصناعة.

في أغسطس 2017 ، أجرت شركة التطوير Baikal Electronics اختبار أداء كامل لمعالج Baikal-T1 الذي يعمل بتردد ساعة يبلغ 1.2 جيجاهرتز. لتقييم خصائصها ، تم استخدام تقنية توفر إمكانية تنظيم النتائج التي تم الحصول عليها بغض النظر عن نوع البنية الدقيقة للمعالج ونظام البرنامج المستخدم.

تم إجراء القياسات في ستة تطبيقات تحدد أداء كل من الوحدات الحسابية للمعالج وإنتاجية الكتل الوظيفية المنفذة: CoreMark و Dhrystone و Whetstone و Stream و IPERF و SPEC CPU2006.

شروط الاختبار (المصدر: "بايكال للإلكترونيات")

علق ممثل شركة Baikal Electronics على CNews: "أظهرت المقارنة المعيارية أن مؤشرات الأداء الحقيقية لمعالج Baikal-T1 تتجاوز الخصائص المقدرة لنواة المعالج MIPS P-class ، وهذه بدورها تبدو مفيدة للغاية مقارنةً بهندسة x86" أندري مالافيف... من تفسيراته ، يمكن للمرء أن يستنتج أننا نتحدث عن نسبة الأداء إلى استهلاك الطاقة والأداء إلى منطقة الموت.

نتائج اختبار Baikal-T1 (المصدر: "Baikal Electronics")

في الوقت نفسه ، يدرك Malafeev أن Baikal-T1 يركز بشكل أساسي على أسواق حلول الاتصالات والأنظمة المدمجة. ومع ذلك ، من وجهة نظر Malafeev ، يسمح الأداء الجيد باستخدام Baikal-T1 المدروس كمعالج عالمي "في نظام بيئي واسع ظل يتطور لأكثر من ربع قرن وله إمكانات كبيرة في الأسواق الحالية والناشئة".

مقارنة شرطية

كما كان من الممكن فهمه من التواصل مع Malafeev ، فإن شركته تعلق أهمية كبرى على الاختبار على معيار CoreMark (اقرأ عن مقارنتها مع المقاييس الأخرى أدناه) ، والتي تركز بشكل أكبر على المعالجات للأنظمة المدمجة ، على الرغم من أنها تستخدم أيضًا معالجات أخرى ذات أغراض مختلفة جدًا.

في الوقت الحالي ، لم يتم تقديم Baikal-T1 رسميًا على موقع القيمين على الاختبار - لم تقدم Baikal Electronics نتائج اختباراتها إليها بعد.

مقارنة مشروطة انتقائية للمعالجات المعروفة مع Baikal-T1 في اختبار CoreMark

أجرى مطورو المعالجات المحلية "بايكال" اختبارات مكثفة على عدد من المقاييس. يوضح أحدهم بشكل إيجابي إمكانية مقارنة خصائص المنتج الروسي بمنتجات قادة السوق العالمية.

اختبار إيجابي لـ "بايكال"

أظهرت المعالجات المحلية "بايكال" في عدد من المعايير مؤشرات أداء تضاهي منتجات قادة العالم المعترف بهم في هذه الصناعة.

في أغسطس 2017 ، أجرت شركة التطوير Baikal Electronics اختبار أداء كامل لمعالج Baikal-T1 الذي يعمل بتردد ساعة يبلغ 1.2 جيجاهرتز. لتقييم خصائصه ، تم استخدام تقنية توفر إمكانية تنظيم النتائج التي تم الحصول عليها بغض النظر عن نوع البنية الدقيقة للمعالج ونظام البرنامج المستخدم.

تم إجراء القياسات في ستة تطبيقات تحدد أداء كل من الوحدات الحسابية للمعالج وإنتاجية الكتل الوظيفية المنفذة: CoreMark و Dhrystone و Whetstone و Stream و IPERF و SPEC CPU2006.

شروط الاختبار (المصدر: "بايكال للإلكترونيات")

علق Andrey Malafeev ، ممثل Baikal Electronics ، على CNews: "أظهرت المقارنة المعيارية أن مؤشرات الأداء الحقيقية لمعالج Baikal-T1 تتجاوز الخصائص المقدرة لنواة المعالجات MIPS من الفئة P ، وهذه بدورها تبدو مفيدة جدًا مقارنة بهندسة x86". من تفسيراته ، يمكن للمرء أن يستنتج أننا نتحدث عن نسبة الأداء إلى استهلاك الطاقة والأداء إلى منطقة الموت.

نتائج اختبار Baikal-T1 (المصدر: "Baikal Electronics")

في الوقت نفسه ، يدرك Malafeev أن Baikal-T1 يركز بشكل أساسي على أسواق حلول الاتصالات والأنظمة المدمجة. ومع ذلك ، من وجهة نظر Malafeev ، يسمح الأداء الجيد باستخدام Baikal-T1 المدروس كمعالج عالمي "في نظام بيئي واسع ظل يتطور لأكثر من ربع قرن وله إمكانات كبيرة في الأسواق الحالية والناشئة".

مقارنة شرطية

كما كان من الممكن فهمه من التواصل مع Malafeev ، فإن شركته تعلق أهمية كبرى على الاختبار على معيار CoreMark (اقرأ عن مقارنتها مع المقاييس الأخرى أدناه) ، والتي تركز بشكل أكبر على المعالجات للأنظمة المدمجة ، على الرغم من أنها تستخدم أيضًا للمعالجات الأخرى لأغراض مختلفة جدًا.

على الموقع الإلكتروني للقيمين على اختبار Baikal-T1 رسميًا هذه اللحظة غير ممثلة - لم تقدم "بايكال للإلكترونيات" بعد النتائج التي تم الحصول عليها لاختباراتها.

مقارنة مشروطة انتقائية للمعالجات المعروفة مع Baikal-T1 في اختبار CoreMark

المصدر: CNews Analytics

* خادم تم اختباره على أساس معالجات أحادية النواة

في هذا الصدد ، اختارت CNews Analytics ، من أجل الوضوح ، نتائج الاختبار للعديد من المعالجات الحالية للعلامات التجارية المعروفة وأشارت فيما بينها إلى المكان المفترض لـ Baikal-T1 (انظر الجدول).

ما تم اختبار بايكال عليه

وفقًا لمالافيف ، فإن المعايير الستة المعروضة هي مجموعات من الاختبارات التركيبية مع مزيج معين من التعليمات النموذجية لتطبيقات معينة.

يقول مالافيف: "تم تصميم المعايير التقليدية Dhrystone و Whetstone لتقييم أداء المعالج المركزي في العمليات الحسابية في الحساب الصحيح وحساب الفاصلة العائمة ، على التوالي". - إنها عالمية ويمكن كتابتها بلغات برمجة مختلفة (على سبيل المثال ، تمت كتابة الإصدارات الأولى من Dhrystone و Whetstone ، التي تم إصدارها في 1960-1970 من القرن الماضي ، في Fortran و Algol 60). في الوقت نفسه ، يمكنهم استخدام مكتبات مختلفة ، ويتم تجميعهم بواسطة مجمعين مختلفين ، ويعطون رموز تنفيذ مختلفة بشكل كبير ، والتي تقلل إلى حد ما تقديرات الأداء التي تم الحصول عليها بمساعدتهم. إلى حد ما ، يتم التغلب على أوجه القصور هذه من خلال توحيد بعض الرموز المجمعة (بمعنى إصدارات DOS و OS / 2 و Windows). "

يركز معيار CoreMark ، وفقًا للخبير ، على الأنظمة المضمنة ويتضمن وظائف مثل معالجة القوائم ومعالجة المصفوفة وتنفيذ آلة الحالة وحساب CRC (التحقق من رمز التكرار). إنه مكتوب بلغة C القياسية ، وعلى عكس المعايير الأخرى لا يتضمن أي مكتبات إضافية وينتج نفس النتيجة.

يقول مالافيف: "هذه المزايا تجعل هذا المعيار أكثر شيوعًا ، وهو يحل محل المنافسين تدريجياً". "ومع ذلك ، لا يزال Dhrystone و Whetstone يستخدمان على نطاق واسع."

يقول الخبير إن اختبار Stream هو معيار تركيبي بسيط يقيس عرض النطاق الترددي القوي للذاكرة (بالميجابايت / ثانية) وسرعة الحساب المقابلة لأنوية المتجهات البسيطة.

IPERF هي أداة مفتوحة المصدر مصدر الرمزالتي يمكن استخدامها لاختبار أداء الشبكة. يحتوي SPEC CPU2006 على مجموعتين من المعايير: CINT2006 لقياس ومقارنة الكثافة الحسابية لأداء عدد صحيح و CFP2006 لقياس ومقارنة كثافة الحساب بالنقطة العائمة.

بايكال- T1 ، توزيع الطبعة ، تكلفة التطوير ، المستهلكين

Baikal-T1 هو معالج بهندسة MIPS (معالج دقيق بدون مراحل خط أنابيب متشابك) ، تم إنشاؤه وفقًا لمفهوم RISC ، أي للمعالجات ذات مجموعة تعليمات مخفضة.

تم الانتهاء من تطوير المعالج في نهاية عام 2014 ، وفي ديسمبر قدمت شركة بايكال للإلكترونيات ما يسمى برمز المنتج RTL إلى مصنع TSMC لإصداره. في مايو 2015 ، أعلنت الشركة عن إطلاق عينات هندسية.

ثم أفيد أن التطوير تم بدعم من وزارة الصناعة والتجارة بمشاركة أموال من الوزارة نفسها والبرنامج الفيدرالي المستهدف "تطوير قاعدة مكونات إلكترونية وإلكترونيات راديو للفترة 2008-2015" ، وكذلك استثمارات شركتي "T-nano" و "T-platform" ( هيكل الوالدين "بايكال للإلكترونيات"). ثم لم يفصح عن المبلغ المحدد للاستثمار في مشروع "بايكال".

ثم تم اختبار العينات يدويًا ، واقتنع بايكال بأدائها. بعد ذلك ، في نهاية صيف 2015 ، تقدمت الشركة بطلب إلى مجلس الخبراء التابع لصندوق التنمية الصناعية (IDF) التابع لوزارة الصناعة والتجارة للحصول على قرض مواضيعي لمواصلة المشروع - إطلاق الإنتاج التسلسلي.

في أكتوبر 2015 ، تمت الموافقة على القرض الميسر. على مستوى استثمارات الشركة الخاصة في 288 مليون روبل. بلغ حجم هذا القرض 500 مليون روبل. بهذه الأموال ، في ديسمبر 2015 ، قدم بايكال طلبًا إلى TSMC. في سبتمبر 2016 ، شهدت دفعة التثبيت المزعومة التي تضم حوالي 10 آلاف معالج الضوء.

في مارس 2017 ، أعلنت شركة بايكال للإلكترونيات عن الإصدار الوشيك للدفعة الصناعية رقم 100،000.

المستهلكون الرئيسيون لـ Baikal-T1 هم مصنعو معدات الاتصالات (أجهزة التوجيه ، هواتف IP ، أجهزة تخزين البيانات ، إلخ) ، أجهزة الكمبيوتر ، معدات الأنظمة المدمجة (الأتمتة الصناعية ، المحطات ، أنظمة السيارات إلخ.). يتزايد حجم استهلاك المعالج في هذه الأسواق ، وفقًا لـ FRP ، في حدود 7-15٪ سنويًا.

05/31/2018 ، الخميس ، 16:03 ، بتوقيت موسكو النص: دينيس فويكوف

بدأ بيع "بايكالس" بالتجزئة في شكله العاري - بدون "أطقم للجسم" في شكل لوحات تقييم. نتيجة لهذا ، تم تخفيض سعر المعالجات للمشتري بمقدار 10 مرات بالضبط.

مبيعات نقية من "بايكال"

كما أصبح معروفًا لـ CNews ، انتقلت المعالجات الروسية "Baikal" لأول مرة إلى البيع بالتجزئة كوحدات سلعية مستقلة ، وليس كجزء من لوحات التقييم (أجهزة كمبيوتر أحادية اللوحة). حول ظهور منتجاتهم في مجموعة متنوعة من المتاجر مكونات الكترونية أفاد مكتب التحرير في شركة "بايكال إلكترونيكس" المحلية - مطور "بايكال" أن "تشيب أند ديب" اعتبارًا من 1 يونيو 2018 ، "بكميات ضرورية لنماذج أولية وإنتاج عينات اختبار للإلكترونيات".

تم إعداد الشريحة الأولى والوحيدة التي تم إنتاجها بشكل متسلسل لمنظمة Baikal-T1 (الاسم الرسمي الجديد - BE-T1000) للتنفيذ.

سيكون سعر التجزئة لمعالج واحد 3990 روبل. مقارنةً باللوحات الموجودة على "Baikals" لعائلة BFK 3.1 (اختصار: وحدة التحكم الوظيفية) ، والتي تكلفت في منتصف أبريل 2018 39.9 ألف روبل ، فإن تكلفة الرقاقة العارية أرخص 10 مرات بالضبط.

أصبح من الممكن شراء "بايكال" للبيع بالتجزئة دون تحميل على شكل ألواح

يضيف المطورون أن سياسة تسعير عقود البيع بالجملة يتم تحديدها على أساس فردي. في هذه الحالة ، يتم تسليم المنتجات عن طريق شركة بايكال للإلكترونيات مباشرة إلى العميل.

تحديد المواقع الجودة والسعر

عندما سألته CNews ، كيف ، من حيث مزيج السعر المقترح والخصائص الحالية للمعالج ، تقوم الشركة بتقييم العرض الجديد مقارنة بالرقائق الأخرى الموجودة على السوق الروسي، بايكال للإلكترونيات اقتصرت على إجابة رسمية. "لقد قدمنا \u200b\u200bعرض سعر مناسب للغاية - في نموذج الأداء / الوظيفة / استهلاك الطاقة ، يتمتع منتجنا بمكانة جيدة ،" أشار المحاورون في CNews.

مواصفات المعالج

Baikal-T1 هو ما يسمى بالنظام على رقاقة بأبعاد 25 × 25 مم واستهلاك طاقة معلن أقل من 5 واط. يحتوي على نواتين فائقين P5600 MIPS 32 r5 بتردد تشغيل يبلغ 1.2 جيجاهرتز. يحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت سعة 1 ميجابايت L2 ووحدة تحكم ذاكرة DDR3-1600.

تحتوي الشريحة على منفذ إيثرنت بسرعة 10 جيجابت ، ومنفذي إيثرنت 1 جيجابت ، ووحدة تحكم PCIe Gen.3 x4 ، ومنفذين SATA 3.0 ، ومنفذ USB 2.0.

يتم إنتاج الرقائق بواسطة العملية التكنولوجية عند 28 نانومتر - مباشرة في مصنع الشركة التايوانية TSMC. يحدد الظرف الأخير حقيقة أن وزارة الصناعة والتجارة تصنف Baikal-T1 كدائرة كهربائية روسية متكاملة من المستوى الثاني ، وليست الأولى ، كما كان الحال مع المصنع المحلي.

الانتهاء من تشكيل النظام البيئي للمعالج

تذكر أنه في بداية يناير 2018 - حتى قبل طرح Baikals للبيع كجزء من لوحات الاختبار - أصبح معروفًا أنه من خلال جهود Baikal Electronics وكلية الرياضيات الحاسوبية وعلم التحكم الآلي (CMC) بجامعة Lomonosov Moscow State على على أساس مركز بيانات VMK ، وهو مختبر للإلكترونيات المحلية ، والوصول إليه مفتوح لجميع الأطراف المهتمة.

باستخدام موارد الهيكل الجديد ، المسمى بمختبر الإلكترونيات "بايكال" (LEB) ، من الممكن تقييم أداء المعالج المركزي والحلول المبنية عليه ، بالإضافة إلى تطبيق التصحيح وبرمجيات النظام.

يقول كونستانتين شيرباكوف ، مدير قسم التسويق والمبيعات في بايكال إلكترونيكس: "الآن هدفنا الرئيسي هو تقليل تكلفة دخول المشاريع للمطورين". "سنقوم بذلك من خلال تحسين جودة الوثائق ، وإنشاء مجموعة من البرامج ، وتحديث وتوزيع ملاحظات التطبيق والتصاميم المرجعية."

Shcherbakov واثق من أنه في الوقت الحالي ، من وجهة نظر النظام البيئي ، فإن شركته جاهزة بالفعل لدعم تصميم المنتجات النهائية من قبل العملاء في Baikals: من مختبر يعتمد على VMK في جامعة موسكو الحكومية ، إلى شراء بسيط للمعالج ولوحة تطوير لإنشاء نماذج أولية للأجهزة.

بايكال- T1 ، تداول الطبعة ، تكلفة التطوير ، المستهلكون

يعد Baikal-T1 معالجًا بهندسة MIPS (معالج دقيق بدون مراحل خطوط الأنابيب المتشابكة) ، تم إنشاؤه وفقًا لمفهوم RISC ، أي للمعالجات ذات مجموعة تعليمات منخفضة.

تم الانتهاء من تطوير المعالج في نهاية عام 2014 ، وفي ديسمبر ، سلمت شركة Baikal Electronics ما يسمى برمز منتج GDS إلى مصنع TSMC لإصداره. في مايو 2015 ، أعلنت الشركة عن إطلاق عينات هندسية.

ثم تم الإبلاغ عن تنفيذ التطوير بدعم من وزارة الصناعة والتجارة بمشاركة أموال من الوزارة نفسها والبرنامج الفيدرالي المستهدف "تطوير قاعدة مكونات إلكترونية وإلكترونيات راديو للفترة 2008-2015" ، فضلاً عن استثمارات من T-nano و T-platform ( هيكل الوالدين "بايكال للإلكترونيات"). ثم لم يفصح عن المبلغ المحدد للاستثمار في مشروع "بايكال".

ثم تم اختبار العينات يدويًا ، واقتنع بايكال بأدائها. بعد ذلك ، في نهاية صيف 2015 ، تقدمت الشركة بطلب إلى مجلس الخبراء التابع لصندوق التنمية الصناعية (IDF) التابع لوزارة الصناعة والتجارة للحصول على قرض مواضيعي لمواصلة المشروع - إطلاق الإنتاج التسلسلي.

في أكتوبر 2015 ، تمت الموافقة على قرض ميسر لإعداد إصدار تجاري للمعالج. على مستوى استثمارات الشركة الخاصة في 288 مليون روبل. بلغ حجم هذا القرض 500 مليون روبل. بهذه الأموال ، في ديسمبر 2015 ، قدم بايكال طلبًا إلى TSMC. في سبتمبر 2016 ، شاهدت دفعة التثبيت المزعومة المكونة من حوالي 10 آلاف معالج الضوء.

في مارس 2017 ، أعلنت شركة بايكال للإلكترونيات عن الإصدار الوشيك للدفعة الصناعية رقم 100،000. بعد ذلك ، طلبت الشركة إصدارات أخرى ، لكنها ليست مستعدة بعد للكشف عن معلومات عن أحجامها.

المستهلكون الرئيسيون في Baikal-T1 هم مصنعو معدات الاتصالات (أجهزة التوجيه ، وهواتف IP ، وأجهزة تخزين البيانات ، وما إلى ذلك) ، وأجهزة الكمبيوتر ، ومعدات الأنظمة المدمجة (الأتمتة الصناعية ، والمحطات الطرفية ، وأنظمة السيارات ، وما إلى ذلك). حجم استهلاك المعالجات في هذه الأسواق ، وفقًا لبايكال للإلكترونيات ، ينمو في حدود 7-15٪ سنويًا.

انهم موجودين! أول إصدار متاح للجمهور من لوحة التقييم أو ، كما يسميه المبدعون أنفسهم ، مجمع البرامج والأجهزة BFK 3.1 للمطورين مع Baikal-T1 SoC المستند إلى بنية MIPS P5600 Warrior ، جاء للاختبار.

بادئ ذي بدء ، يجدر التأكيد على أن BFK 3.1 عبارة عن مجمع للبرامج والأجهزة (ولكن من المعتاد أن نسميها ببساطة لوحة) للمطورين ، وليس أساسًا لبناء المنتجات النهائية. لن يستخدمه أي شخص في عقله السليم ، تقريبًا ، لبناء نظام. أولاً ، سيتضح أنها باهظة الثمن بشكل غير معقول. ثانياً ، هذه الفكرة لا طائل من ورائها. لا ، اللوحة ضرورية للتطوير وتصحيح الأخطاء البرمجياتحسنًا ، لتقييم أداء المعالج نفسه وتوافقه مع المعدات الأخرى. مقارنتها بأجهزة الكمبيوتر الصغيرة أحادية اللوحة مثل Raspberry Pi أو Cubieboard غير صحيحة أيضًا ، على الرغم من أنها قريبة منها رسميًا.

يتم تقديم أدوات تطوير مماثلة من قبل صانعي المعالجات الآخرين. اعتمادًا على النوع والمعدات ، يمكن أن تكلف من مئات أو اثنين إلى آلاف وآلاف الدولارات. من المهم أن تكون هذه أول لوحة بها معالج Baikal-T1 ، والذي لم يعد متاحًا لدائرة ضيقة من الأفراد والمؤسسات ، كما كان من قبل ، ولكن للجميع تقريبًا. نعم ، يكلف الكثير - 40 ألف روبل. باهظة الثمن ، لكن الشركة لا تزال غير قادرة على تقديم سعر أقل نظرًا لصغر حجم الإنتاج نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، سيتمكن العملاء بعد تسجيل المنتج من الوصول إلى مكتبة مغلقة للوثائق الهندسية. سيحصلون أيضًا على تصميم تخطيطي للوحة بتنسيق Altium Designer ، مما سيسرع بشكل كبير ويبسط عملية إنشاء حلول البرامج والأجهزة الخاصة بهم استنادًا إلى لوحات BFK 3.1 ومعالجات Baikal-T1.

مجلس "بايكال" BFK 3.1

تم تجهيز اللوحة نفسها بمعالج مع أداة أساسية. يتم إحضار جميع واجهات المعالجات تقريبًا إلى اللوحة. الشيء الوحيد المفقود هو منفذ إيثرنت بسرعة 10 جيجابت. يبلغ قياس اللوح نفسه 229 × 191 ملم (FlexATX). يحتوي على منفذي SATA-3 (إصدار وحدة التحكم 3.1) ، وموصل SO-DIMM لوحدة ذاكرة DDR3-1600 ، ومنفذي Gigabit Ethernet RJ-45 ، وموصل USB 2.0 من النوع A ، ومنفذين USB Mini-B (مطلوب لتصحيح الأخطاء) ، فتحة PCI-E 3.0 x4. يوجد رأس دبوس GPIO مكون من 40 سنًا (وحدة التحكم الرئيسية هي 32 بت).

للحصول على الطاقة ، فأنت بحاجة إلى أي مصدر طاقة ATX 2.0 بسعة 200 واط أو أكثر. يتم إعطاء هذه القيمة بوضوح بهامش ، حتى مع مراعاة استهلاك أجهزة PCI-E و SATA. تحتوي اللوحة على أزرار منفصلة لتشغيل / إيقاف التشغيل وإعادة ضبط الطاقة. عملية بدء النظام بسيطة للغاية: قم بتثبيت وحدة الذاكرة ، وتوصيل وحدة تزويد الطاقة ، وتوصيل الكمبيوتر بمنفذ mini-USB العلوي ، وتشغيل المحاكي الطرفي المفضل لديك مع دعم منافذ COM (قد تحتاج إلى برنامج تشغيل للجسر نفسه). حسنًا ، هذا كل شيء ، اضغط على زر التشغيل وحدد العنصر المطلوب في قائمة أداة تحميل التشغيل.

تحتوي اللوحة على وحدتي ذاكرة NOR بحجم 16 و 32 ميجابايت. أولها قابل للتمهيد ، ويحتوي على البرامج الثابتة الفعلية. كل شيء قياسي هنا: U-Boot + Linux-kernel + الحد الأدنى من الصورة باستخدام BusyBox. يمكن أيضًا التشغيل عبر الشبكة من خادم NFS أو TFTP. بالنسبة للأنظمة المدمجة ، هذا كافٍ. في هذه الحالة ، يكون المنتج النهائي عبارة عن لوحة مضغوطة نسبيًا مع ذاكرة وصول عشوائي (RAM) وذاكرة قراءة فقط (ROM) ملحومتين بالفعل بالحجم المطلوب وبيئة برامج مُعدة مسبقًا ومُحسَّنة لمجموعة محددة من المهام. على سبيل المثال ، يمكنك إلقاء نظرة على نفس أجهزة التوجيه المنزلية.

الخيار الثاني للعمل مع اللوحة هو إطلاق نظام تشغيل كامل. سوف نستخدمه للاختبارات. يقدم المطورون نسخة معدلة قليلاً من Debian 9 مع نواة من SDK. يرجى ملاحظة أنهم أنفسهم لا يعيدون بناء جميع البرامج. يتم استخدام المستودعات الجاهزة لفرع دبيان mipsel ، لذلك لا توجد تحسينات لهذا المعالج بعينه. ومع ذلك ، هناك أيضًا تجميعات من Astra Linux Special Edition لأجهزة Tavolga Terminal 2BT1 ، حيث تم تثبيت نفس معالج Baikal-T1. لكن ، للأسف ، لا أحد منهم الوصول المفتوح لا ينشر. من المتوقع أيضًا دعم Alt Linux و Buildroot وهناك خيار لتشغيل OpenWRT / LEDE.

لتشغيل دبيان ، تحتاج إلى الحصول على صور النواة والبرامج الثابتة وذاكرة الوصول العشوائي من SDK. يتضمن SDK نفسه أيضًا أدوات مساعدة للترجمة المتقاطعة ، نصوص لبناء صورة ROM و VM مُجهز لـ QEMU ، حيث يمكنك تصحيح أخطاء برامجك مسبقًا. لا يمكن اعتبار العمل مع Debian 9 على BFK 3.1 حتى الآن سلسًا تمامًا: بعد التثبيت ، عليك الخوض في الإعدادات وتثبيت بعض البرامج ، لكن لا توجد مشاكل معينة مع هذا. المؤسف الوحيد هو أنه لا توجد وثائق كاملة للوحة حتى الآن: عليك أن تكتشف شيئًا تجريبيًا أو تسأل المطورين مباشرة.

للاختبارات ، تم توصيل محرك Kingston SSDNow V القديم لنظام التشغيل ووحدة ذاكرة DDR3L-1600 سعة 4 جيجا بايت المصنعة من قبل Samsung باللوحة. ومع ذلك ، هذا يكفي للتعرف على قدرات المعالج. هناك فارق بسيط آخر - نظرًا لخصائص وحدة التحكم ، ليست كل الذاكرة الموجودة في وحدة SO-DIMM مرئية. آخر نقطة مهمة يتعلق بالتجميع الأساسي لبرامج الاختبار من أكواد المصدر: كل هذا تم القيام به مباشرة على BFK 3.1. يشار إلى مفاتيح المترجم عند الضرورة.

يجب أن أقول إن عملية التجميع ليست دائمًا غير مؤلمة. في مكان ما كان عليّ البحث في معلمات التحسين لتحقيق أفضل نتيجة. تم تجميع شيء ما بنجاح ، ولكن أثناء التنفيذ سقط أو تصرف بشكل غير صحيح. في بعض الأحيان ، كان هناك شعور عام بأن المطورين لم يكونوا على علم بوجود منصات أخرى غير x86. وهذا لا ينطبق فقط على البرامج. على وجه الخصوص ، في PCI-E ، على الأرجح ، لن تعمل وحدات معالجة الرسومات الحديثة ، نظرًا لأن معظمها ، وفقًا للمبدعين ، تتطلب UEFI / BIOS x86. قد تكون هناك أيضًا مشكلات مع الأجهزة التي تستخدم داخليًا ، على سبيل المثال ، جسر PCI-PCI-E.

خصائص معالج "Baikal-T1"

أولاً ، ملاحظة قصيرة حول المعالج نفسه. يحتوي Baikal-T1 على مركزين 32 بت استنادًا إلى بنية P5600 Warrior (MIPS32 الإصدار 5) مع دعم الأجهزة الافتراضية. تلقى كل نواة ذاكرة تخزين مؤقت 64 كيلوبايت L1 من البيانات والتعليمات. يحتوي كلا المركزين على ذاكرة تخزين مؤقت L2 مشتركة بسعة 1 ميجابايت.

أيضًا ، كل نواة لها FPU الخاص بها مع دعم 128 بت SIMD. تعمل النوى L2 و FPU على نفس التردد: 1.2 جيجا هرتز. المعالج قادر على أداء ما يصل إلى أربع عمليات عدد صحيح ، حتى عمليتين على أرقام فاصلة عائمة مزدوجة الدقة ، أو أربع عمليات أحادية الدقة لكل دورة. أي أن ذروة الأداء النظري هي 4.8 Gflops FP64 (نواتان 1.2 جيجاهرتز × 2 FP64) أو 9.6 Gflops FP32. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، لإطلاق العنان للإمكانيات (كما يرغبون في القول في التعليقات) ، هناك حاجة إلى تحسين الكود اليدوي والمترجم الذي "يعرف" عن ميزات FPU / SIMD.

في الواقع ، على سبيل المثال ، ينتج عن إصدار غير محسن من Linpack تم تجميعه بواسطة مجلس التعاون الخليجي مفتوح المصدر ترتيبًا بحجم أقل من النتائج المتوقعة. بشكل عام ، الوضع طبيعي تمامًا بالنسبة للهياكل الجديدة أو المحددة (مثل Elbrus). يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار عند تقييم النتائج أدناه. هناك نقطة مهمة أخرى تتعلق بنقاط الضعف المثيرة "Meltdown and Spectre". تعتبر وحدات الحوسبة في MIPS32r5 فائقة السطوع ويمكنها تنفيذ التعليمات خارج الترتيب ، ولكن من الواضح أنه لم يتم ذكر التكهنات العميقة. أصدر مطورو النواة تحذيرًا حول احتمال وجود Specter (ولكن ليس Meltdown) في نواة P5600 / P6600 النظيفة. وفقًا للمبدعين ، في حالة Baikal-T1 ، لا يعمل الرمز الرسمي للتحقق من وجود ثغرة أمنية ، ولكن من السابق لأوانه التحدث بيقين مطلق حول غيابها. هناك خطط لتنظيم هاكاثون منفصل للتحقق من أمان المعالج.

تتواصل بقية المكونات الأساسية عبر ناقل AXI. جميع الواجهات عالية السرعة لها دعم DMA. تدعم وحدة التحكم في الذاكرة أحادية القناة نفسها DDR3-1600 مع ECC. الحد الأقصى لذاكرة الوصول العشوائي التي تدعمها وحدة المعالجة المركزية هو 8 جيجا بايت. هناك فارق بسيط آخر - وحدة التحكم في الذاكرة بها ناقل بيانات 32 بت و 8 بت ECC وتدعم التشغيل مع رقائق ذاكرة بعرض 8 إلى 32 بت. بالنسبة للمنتجات النهائية التي تحتوي على وحدات مناسبة ملحومة بالفعل ، لا توجد مشاكل ، ولكن اللوحة الرئيسية لوحدات SO-DIMM العادية "سترى" نصف السعة المعلنة فقط ، لأنها عادةً "تنظر" إلى الخارج بواجهة 64 بت. حسنًا ، من الواضح أن سرعة العمل ستكون أقل - تصل إلى 6.4 جيجابايت / ثانية.

من بين الكتل المثيرة للاهتمام الموجودة في وحدة المعالجة المركزية ، يمكن للمرء أن يفرد معالجًا مشتركًا ، والذي يسمح ، على سبيل المثال ، بتسريع التشفير وفقًا لمعايير GOST (ولكن ليس فقط) ووحدة تحكم 10 جيجابت. هذا الأخير ، كما هو مذكور أعلاه ، يتطلب طابق نصفي منفصل مع منفذ SFP. تم إجراء ذلك لخفض السعر النهائي لـ BFK 3.1 ، ولا يحتاج الجميع إلى هذا المنفذ للتطوير. تم ترخيص باقي الوحدات من MIPS و Imagination Technologies و Synopsys. يمكنك هنا الاستمتاع بالبنية الداخلية للرقاقة.

الميزانين مع 10 جيجابت SFP للجيل الأول BFK. لا يوجد مثل هذا المجلس لـ BFK 3.1 الآن.

يتطلب المعالج جهدًا كهربائيًا يبلغ 0.95 فولت لإمداد الطاقة ، ولا يزيد استهلاك الطاقة المعلن عن 5 واط. أثناء الاختبارات ، ارتفعت درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية إلى 60 درجة مئوية. التبريد النشط ليس مطلوبًا له ، ولكن في حالة مغلقة ، لن يكون وجود المبرد ضروريًا. يتم ضبط التردد الأساسي ديناميكيًا في النطاق من 200 إلى 1500 ميجاهرتز ، لكن هذا يتطلب دعمًا من نظام التشغيل ، لذلك في الوقت الحالي في إصدار دبيان الحالي ، يمكن ضبط التردد عند بدء تشغيل النظام. في أي حال ، أثناء التشغيل تحت حمولة منخفضة ، يمكن إيقاف تشغيل نواة واحدة تلقائيًا تمامًا. يتم تصنيع "Baikal-T1" في مصانع TSMC باستخدام تقنية معالجة 28 نانومتر. في حد ذاته ، يكلف 65 دولارًا. من المهم أيضًا ملاحظة أن هذا النموذج تم تطويره في الأصل ليس فقط وليس كثيرًا لعملاء الحكومة. وفقًا لأفكار وآمال المبدعين ، يجب عليها أيضًا جذب المستهلكين التجاريين العاديين الذين يصنعون منتجات للقطاع المدني.

اختبار CoreMark

دعنا نذهب مباشرة إلى الاختبارات. أولاً في الخط ، يعد CoreMark معيارًا متخصصًا يستخدم لتقييم أداء المعالجات و SoCs في الأنظمة المدمجة. في الواقع ، مع الإعلان عن رقم قياسي جديد في CoreMark Imagination Technologies ، بدأت القصة حول مزايا MIPS P5600 Warrior core. صحيح ، كنا نتحدث عن نواة واحدة ، علاوة على ذلك ، لم تكن موجودة في ذلك الوقت إلا في شكل محاكاة على FPGA وعملت بتردد 20 ميجاهرتز. ثم تحدثنا عن رقم قياسي في قيمة CoreMark لكل ميغا هرتز لكل نواة: 5.61 ، ولكن في الواقع يجب أن تعتمد على قيمة تبلغ حوالي 5. أشار المطورون إلى الكفاءة الأكبر لـ P5600 مقارنة بوحدات المعالجة المركزية Intel المكتبية. رسميًا "بايكال تي 1" هي الشركة الرائدة من حيث ميغا هرتز وميجاهرتز / الأساسية. من الناحية العملية ، من أجل تحقيق الأداء بالقيمة المطلقة ، لا يخجل المصنعون من الأساليب الواسعة ، مما يزيد من الترددات وعدد النوى.

للأسف ، لم يتم تجميع قاعدة بيانات CoreMark بدقة شديدة ، لذلك كان علينا تحديد الاختبارات يدويًا للرقائق ثنائية النواة التي سيكون لها ترددات قريبة من ترددات Baikal-T1 وإشارة صريحة إلى أن الاختبار يستخدم خيطين. للمقارنة ، تمت إضافة عينة رباعية النواة ، وهذا ليس مصادفة. بشكل عام ، يمكن تصنيف النتائج وفقًا لعدة معايير في وقت واحد. ومع ذلك ، تظهر الكثير من الفروق الدقيقة على الفور. أولاً ، كل من حلول ARM و MIPS مرخصة لأطراف ثالثة ، لذلك قد يختلف تنفيذ نفس التصميم بشكل كبير. ثانيًا ، يعتمد الكثير على تحسين الكود نفسه وتجميعه وبيئة التنفيذ.

بالنسبة لاختبارنا الأساسي ، تم استخدام GCC 6.3 مع الخيارات التالية: -O3 -DMULTITHREAD \u003d 2 -DUSE_PTHREAD -funroll-all-loops -fgcse-sm -fgcse-las -finline-limit \u003d 1000 -mhard-float -mtune \u003d p5600. في اختبارات المطورين أنفسهم ، تم استخدام البيئة التجارية Sourcery CodeBench. فيما يلي ، تم اعتماد التسميات التالية في الجداول: اختبار "للنتائج المنشورة على موقع المطورين ؛ "Precomp" - لتشغيل الثنائيات المعيارية التي يرسلها منشئو وحدة المعالجة المركزية ؛ "B / opt." - التجميعات الخاصة من رموز المصدر باستخدام فتح الصناديق وبيان المفاتيح ؛ "يختار، يقرر." - تجميع متقاطع باستخدام SDK والمرافق التجارية حسب "الوصفات" من المطورين. باستخدام التحسين اليدوي ، يمكنك تحقيق أداء أفضل ، والذي يظهر بوضوح شديد في الجدول مع النتائج. ومع ذلك ، فإننا لا نواجه مهمة المرور عبر المفاتيح والحفر في الكود. لكن مطوري برمجيات "Baikal-T1" سيتعين عليهم بالتأكيد القيام بذلك على أساس منتظم.

المعايير الكلاسيكية

من نفس المستند ، يمكنك أخذ نتائج معايير "المدرسة القديمة" الكلاسيكية. اختبار الدفق للتقييم عرض النطاق تم بناء الذاكرة لمؤشر واحد باستخدام المفاتيح التالية: -mtune \u003d p5600 -O2 -funroll-all-loops. والنتيجة هي حوالي نصف السرعة النظرية لذاكرة الوصول العشوائي.

كل ما سبق حول CoreMark ينطبق على Dhrystone2 (حسابات الأعداد الصحيحة) ، والتي تم تجميعها في قاعدة البيانات بأقل عدد من المفاتيح: -O3 -funroll-all-loops -mtune \u003d p5600. للأسف ، كما في الأمثلة أعلاه ، لا تتألق قاعدة القياس بالنظافة والدقة. للمقارنة ، تم أخذ بعض النتائج لحسابات 32 بت مع إشارة صريحة إلى وجود التحسينات. لسوء الحظ ، لم يتم سردها نماذج محددة أو على الأقل أجيال وحدة المعالجة المركزية... بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأمر معقد بسبب وجود TurboBoost أو تقنيات مماثلة لفترة قصيرة (وهذا الاختبار مجرد فترة قصيرة) زيادة في التردد الأساسي للمعالج ، مما يؤدي إلى تشويش الصورة العامة. مرة أخرى ، يكرر الاختبار الموقف مع CoreMark - من حيث الميجاهرتز ، فإن أداء P5600 ليس سيئًا.

لكن وحدات المعالجة المركزية الحديثة الأخرى تزيده عن طريق زيادة التردد ودعم تعليمات 64 بت وعدد النوى في نفس الوقت. في Whetstone ، كل شيء هو نفسه ، والفرق فقط من زيادة الخيوط واستخدام تعليمات المتجه هو الأكثر إثارة للإعجاب. أوه نعم ، لتجميع كل هذه الأشياء ، اضطررت إلى تصحيح الكود قليلاً ، وإزالة المكالمات غير المهمة في المجمّع x86 والتحقق من وجود ملحقات x86 ، وهي ضرورية فقط لتحديد وحدة المعالجة المركزية.

إلى عن على فحص سريع تشغيل جيجابت محولات الشبكة تم استخدام الأداة المساعدة iperf 3.1.3 ، والتي أظهرت أنه بالنسبة للاتصالات أحادية الاتجاه ، تتوافق السرعة مع 940 ميجابت / ثانية ، ولكن في حالة الطباعة على الوجهين ، للأسف ، كانت السرعة عند مستوى 1.2 جيجابت / ثانية. يشرح المطورون ذلك من خلال حقيقة أنه للحصول على الأداء الكامل ، عليك القيام ببعض الضبط على مستوى البرنامج.

جناح اختبار Phoronix

لكن هذه الفكرة تنم عن جنون بالفعل ، لأن المواد السمية الثابتة ككل ليست مخصصة لمثل هذه الأنظمة. يتم التجميع مباشرة على الجهاز قيد الاختبار ، لذلك في حالة "Baikal-T1" فهي طويلة بشكل مؤلم ، مثل تنفيذ معظم الاختبارات. في الواقع ، تستبعد المجموعة الاختبارات التي لا يمكن تجميعها ، أو التي كانت ستعمل بشكل غير لائق لفترة طويلة حتى على أجهزة الكمبيوتر "للبالغين". يمكن التعامل مع المشكلة الأولى ، من الناحية النظرية ، يدويًا عن طريق ضبط معلمات البناء. لكن دعونا نكرر ذلك ، أولاً ، لم تكن هناك مثل هذه المهمة ، وثانيًا ، يجب ألا ننسى أنه من غير المرجح أن تصل نتائج الاختبار إلى أقصى قيم ممكنة.

جميع نتائج الاختبار متوفرة على هذا الرابط. بالمعنى الدقيق للكلمة ، من المرجح أن تكون جميع الاختبارات التي تم إجراؤها أساسًا للمستقبل ، بحيث يمكنك لاحقًا أن ترى إلى أي مدى أصبحت النتائج (أو لم تصبح) أفضل (أو لم تصبح) بعد العمل على نظام الإنشاء و / أو التحسينات ، ولكن في الوقت الحالي لا يوجد شيء لمقارنة كل هذا. من الغريب ، يمكننا الاستشهاد فقط ببعض المعايير التي تزامنت في تكوينها مع المعالجات الصينية Loongson Godson 3A3000 (4 مراكز @ 1.5 هرتز ، ذاكرة تخزين مؤقت L2 1 ميجابايت ، ذاكرة تخزين مؤقت L3 8 ميجابايت ، 28 نانومتر ، 30 وات). تتشابه كلتا وحدات المعالجة المركزية (CPU) من حيث أن لديهما بنية جديدة ومشكلات في تحسين الكود الخاص به. حتى الآن ، يتقدم الصينيون بهامش كبير من حيث القيمة المطلقة ، ولكن من حيث النوى والميغاهرتز والاستهلاك ، كل شيء أقل وضوحًا قليلاً.

خاتمة

إنه لمن دواعي السرور أن المطورين المحليين تمكنوا من تنفيذ فريق صغير وفي إطار زمني معقول في SoC للأجهزة على بنية حديثة ذات خصائص وقدرات جيدة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي لا تركز بشكل صارم على الأوامر الحكومية ولا تكلف أموالاً باهظة. إنه رائع حقًا ، بغض النظر عما يقوله أي شخص. لكن النجاح (أو الفشل) لا يمكن تقييمه حقًا إلا بعد عام أو عامين - كل هذا يتوقف على من وفي أي حجم سيستخدم SoC في منتجاته. تم إخبار القليل منهم علنًا الآن. تم ذكر محطة Tavolga بالفعل في البداية ، على الرغم من أنها مجرد مثال على جهاز للخدمات الحكومية ، وكذلك DEPO Neos Twin. يتم تمثيل أجهزة الكمبيوتر الصناعية بواسطة طرازي Fastwell CPC516 و CPC313 ، بالإضافة إلى وحدة SF-BT1. بالقرب منهم هو نظام CNC "Resource-30" والوحدة النمطية للعمل مع العناصر الميكرو ميكانيكية للأنظمة الضوئية وأنظمة الليزر من TsIF MGU. بالإضافة إلى ذلك ، تم الإعلان عن أجهزة توجيه NSG-3000 وبعض نقاط وصول RAITEK ، والتي تم ذكرها على موقع الشركة المصنعة. كل هذه أمثلة نموذجية لمجالات تطبيق "Baikal-T1". أود أيضًا أن أرى حلول NAS / SAN و IoT و SDR.

اختبرت شركة Baikal Electronics معالجات Baikal-T1 لتحديد مؤشرات الأداء. قارنت Cnews أداء الشريحة الروسية بمعالجات Intel و AMD. اتضح أن خصائص Baikal-T1 هي على مستوى الرقائق الأجنبية التي تم إصدارها منذ 5-10 سنوات.

تم بناء Baikal-T1 بتردد 1.2 جيجاهرتز على أساس معمارية MIPS باستخدام تقنية معالجة 28 نانومتر. يتضمن وحدة تحكم في الذاكرة DDR3-1600 وذاكرة تخزين مؤقت L2 سعة 1 ميجابايت ، ويدعم منفذ Ethernet واحد بسرعة 10 جيجابت ، ومنفذي Ethernet و SATA 3.0 بسعة 1 جيجابت ، ووحدة تحكم PCIe Gen.3 x4 و USB 2.0.

تم اختبار Baikal-T1 في المعايير الشائعة: CoreMark و Dhrystone و Whetstone و Stream و IPERF و SPEC CPU2006. تم إجراء الاختبار في الحالات التالية:

وأشار ممثل شركة "بايكال للإلكترونيات" Andrey Malafeev إلى أن مؤشرات الأداء الحقيقية "تتجاوز الخصائص المقدرة لنواة المعالجات MIPS P-class ، وهذه بدورها تبدو مفيدة للغاية بالمقارنة مع معمارية x86". بادئ ذي بدء ، نحن نتحدث عن نسبة الأداء إلى استهلاك الطاقة ومنطقة الموت.

اختبر متخصصو Cnews Baikal-T1 في معيار CoreMark وقارنوا النتائج مع معالجات Intel و AMD. تبين أن النتائج أعلى من المتوقع ، ولكن ، بالطبع ، بايكال T1 لم يحدد السجلات:

تذكر أن Baikal-T1 تم تطويره حتى عام 2014. في ديسمبر 2014 ، تم نقل كود المنتج RTL إلى مصنع TSMC ، وفي مايو 2015 ، تم استلام العينات الهندسية الأولى. بعد ذلك ، اختبرت شركة بايكال للإلكترونيات الرقائق وحصلت على قرض من وزارة الصناعة والتجارة مقابل 500 مليون روبل. بإضافة 288 صندوقًا خاصًا إليهم ، قدمت الشركة طلبًا مع TSMC وفي سبتمبر 2016 تلقت دفعة تثبيت من 10 آلاف معالج. من المتوقع أن يتم إطلاق الدفعة الصناعية المائة ألف من الرقائق قريبًا.