A Baikal és az Intel processzorok összehasonlítása. A "Baikals" tesztek során kereste meg a modern Intel processzorokat

2017.08.17., Csütörtök, 19:24, moszkvai idő szerint , Szöveg: Denis Voeikov

A "Baikal" hazai processzorok fejlesztői számos mutatót átfogóan teszteltek. Egyikük kedvezően demonstrálja az orosz termék jellemzőinek összehasonlíthatóságát a világpiac vezetőinek termékeivel.

Pozitív teszt a "Baikal" számára

A "Baikal" belföldi processzorok számos paraméterben olyan teljesítménymutatókat mutattak, amelyek összehasonlíthatók az ipar elismert világvezetőinek termékeivel.

2017 augusztusában a Baikal Electronics fejlesztőcég teljes körű teljesítménytesztet hajtott végre 1,2 GHz órajellel működő Baikal-T1 processzorán. Tulajdonságainak értékeléséhez olyan technikát alkalmaztak, amely lehetőséget nyújt a kapott eredmények rendszerezésére, függetlenül a processzor mikroarchitektúrájának típusától és az alkalmazott szoftverplatformtól.

A méréseket hat olyan alkalmazásban hajtották végre, amelyek meghatározzák mind a processzor számítási moduljainak teljesítményét, mind a megvalósított funkcionális blokkok teljesítményét: CoreMark, Dhrystone, Whetstone, Stream, IPERF, SPEC CPU2006.

Vizsgálati körülmények (forrás: "Baikal Electronics")

"A benchmarking kimutatta, hogy a Baikal-T1 processzor valós teljesítménymutatói meghaladják a MIPS P-osztályú processzormagok becsült jellemzőit, és ezek viszont nagyon előnyösnek tűnnek az x86-os architektúrához képest" - kommentálta a Baikal Electronics képviselője CNews. Andrej Malafeev... Magyarázataiból arra lehetett következtetni, hogy a teljesítmény és az energiafogyasztás, valamint a teljesítmény és a meghalás közötti terület arányáról beszélünk.

A Baikal-T1 teszt eredményei (forrás: "Baikal Electronics")

Ugyanakkor Malafeev rájön, hogy a Baikal-T1 építészetileg elsősorban a kommunikációs megoldások és a beágyazott rendszerek piacaira koncentrál. Malafeev szemszögéből azonban a jó teljesítmény lehetővé teszi a figyelembe vett Baikal-T1 univerzális processzorként való alkalmazását "egy hatalmas ökoszisztémában, amely több mint negyedszázada fejlődött, és jelentős potenciállal rendelkezik a meglévő és a feltörekvő piacokon. "

Feltételes összehasonlítás

Mint azt Malafeevvel folytatott kommunikációból meg lehetett érteni, cége a legnagyobb jelentőséget tulajdonítja a CoreMark benchmark tesztjének (olvassa el annak összehasonlítását az alábbiakban más mérőszámokkal), amely inkább a beágyazott rendszerek processzoraira összpontosít, bár ezt is használják más processzorok számára, nagyon különböző célokra.

Jelenleg a Baikal-T1-et hivatalosan nem mutatják be a teszt kurátorainak helyszínén - a Baikal Electronics még nem nyújtotta be hozzá a tesztjeihez elért eredményeket.

Az ismert processzorok szelektív feltételes összehasonlítása a Baikal-T1-gyel a CoreMark teszten

A "Baikal" hazai processzorok fejlesztői számos mutatót átfogóan teszteltek. Egyikük kedvezően demonstrálja az orosz termék jellemzőinek összehasonlíthatóságát a világpiac vezetőinek termékeivel.

Pozitív teszt a "Baikal" számára

A "Baikal" hazai feldolgozók számos paraméterben olyan teljesítménymutatókat mutattak, amelyek összehasonlíthatók az ipar elismert világvezetőinek termékeivel.

2017 augusztusában a Baikal Electronics fejlesztőcég teljes körű teljesítménytesztet hajtott végre 1,2 GHz órajellel működő Baikal-T1 processzorán. Tulajdonságainak értékeléséhez olyan technikát alkalmaztak, amely lehetőséget nyújt a kapott eredmények rendszerezésére, függetlenül a processzor mikroarchitektúrájának típusától és az alkalmazott szoftverplatformtól.

A méréseket hat olyan alkalmazásban hajtották végre, amelyek meghatározzák mind a processzor számítási moduljainak teljesítményét, mind a megvalósított funkcionális blokkok teljesítményét: CoreMark, Dhrystone, Whetstone, Stream, IPERF, SPEC CPU2006.

Vizsgálati körülmények (forrás: "Baikal Electronics")

"A teljesítményértékelés kimutatta, hogy a Baikal-T1 processzor valós teljesítménymutatói meghaladják a MIPS P osztályú processzormagok becsült teljesítményét, és ezek viszont nagyon előnyösnek tűnnek az x86 architektúrához képest" - Andrey Malafeev, a Baikal képviselője Elektronika, kommentálta a CNews. Magyarázataiból arra lehetett következtetni, hogy a teljesítmény és az energiafogyasztás, valamint a teljesítmény és a meghalás közötti terület arányáról beszélünk.

A Baikal-T1 teszt eredményei (forrás: "Baikal Electronics")

Ugyanakkor Malafeev rájön, hogy a Baikal-T1 építészeti szempontból elsősorban a kommunikációs megoldások és a beágyazott rendszerek piacaira koncentrál. Malafeev szemszögéből azonban a jó teljesítmény lehetővé teszi a figyelembe vett Baikal-T1 univerzális processzorként való alkalmazását "egy hatalmas ökoszisztémában, amely több mint negyedszázada fejlődött, és jelentős potenciállal rendelkezik a meglévő és a feltörekvő piacokon. "

Feltételes összehasonlítás

Mint azt Malafeevvel folytatott kommunikációból meg lehetett érteni, cége a legnagyobb jelentőséget tulajdonítja a CoreMark benchmark tesztjének (olvassa el annak összehasonlítását az alábbiakban), amely inkább a beágyazott rendszerek processzoraira koncentrál, bár használják más processzorok számára, nagyon különböző célokra.

A Bajkál-T1 teszt kurátorainak honlapján hivatalosan Ebben a pillanatban nincs képviselve - a "Baikal Electronics" még nem nyújtotta be a tesztjeihez elért eredményeket.

Az ismert processzorok szelektív feltételes összehasonlítása a Baikal-T1-gyel a CoreMark teszten

Forrás: CNews Analytics

* két egymagos processzoron alapuló tesztelt szerver

Ebben a tekintetben az érthetőség kedvéért a CNews Analytics kiválasztotta az ismert márkák több jelenlegi processzorának vizsgálati eredményeit, és megjelölte a Baikal-T1 feltételezett helyét közöttük (lásd a táblázatot).

Mit teszteltek Bajkálon

Malafeev szerint a bemutatott hat benchmark szintetikus tesztkészlet, az egyes alkalmazásokra jellemző utasítások bizonyos keverékével.

„A hagyományos Dhrystone és Whetstone referenciaértékeket a teljesítmény mérésére tervezték központi feldolgozó egység egész számtani és lebegőpontos számtani számításokra - mondja Malafeev. - Univerzálisak és különféle programozási nyelveken írhatók (például a Dhrystone és a Whetstone első verziói, amelyeket a múlt század 1960-1970-es éveiben adtak ki, a Fortran és az Algol 60-ban írták). Ugyanakkor különböző könyvtárakat használhatnak, és különböző fordítók által összeállítva jelentősen eltérő végrehajtási kódokat adhatnak meg, ami bizonyos mértékben elérték a segítségükkel kapott teljesítménybecsléseket. Bizonyos mértékben ezeket a hiányosságokat kiküszöböli néhány lefordított kód (a DOS, OS / 2, Windows verziók jelentése) szabványosítása. "

A szakértő szerint a CoreMark benchmark a beágyazott rendszerekre összpontosít, és olyan funkciókat tartalmaz, mint a listafeldolgozás, a mátrix manipuláció, az állami gép megvalósítása és a CRC (Check Redundancy Code) számítás. A szabványos C nyelven íródott, és más referenciaértékekkel ellentétben nem tartalmaz további könyvtárakat, és ugyanazt az eredményt adja.

"Ezek az előnyök egyre népszerűbbé teszik ezt a referenciaértéket, és fokozatosan felváltja a versenytársakat" - mondja Malafeev. "A Dhrystone és a Whetstone azonban még mindig széles körben használják."

A szakértő szerint a Stream teszt egy egyszerű szintetikus referenciaérték, amely az egyszerű vektormagok robusztus memória sávszélességét (MB / s-ban) és a megfelelő számítási sebességet méri.

Az IPERF egy nyílt forráskódú eszköz forráskód amelyek felhasználhatók a hálózati teljesítmény tesztelésére. A SPEC CPU2006 két referenciaértéket tartalmaz: CINT2006 az egész teljesítmény számítási intenzitásának mérésére és összehasonlítására, valamint a CFP2006 a számítási intenzitás lebegőpontos mérésére és összehasonlítására.

Baikal-T1, kiadási példányszám, fejlesztési költség, fogyasztók

A Baikal-T1 egy MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) architektúrájú processzor, amelyet a RISC koncepciónak megfelelően hoztak létre, vagyis csökkentett utasításkészlettel rendelkező processzorok számára.

A processzor fejlesztése 2014 végén fejeződött be, decemberben pedig a Baikal Electronics kiadás céljából átadta az úgynevezett RTL termékkódot a TSMC gyárnak. 2015 májusában a vállalat bejelentette a mérnöki minták kiadását.

Aztán beszámoltak arról, hogy a fejlesztés az Ipari és Kereskedelmi Minisztérium támogatásával valósult meg, magának az osztálynak és az "Elektronikus alkatrész-alap és rádióelektronika fejlesztése 2008-2015-ig" szövetségi célprogram bevonásával. valamint a „T-nano” és a „T-platform” („Baikal Electronics” anyavállalat) társaságok beruházásai. Akkor még nem hozta nyilvánosságra a "Baikal" projektbe történő beruházások pontos összegét.

Ezután a mintákat manuálisan tesztelték, és Bajkál meg volt győződve a teljesítményükről. Ezt követően, 2015 nyár végén, a vállalat az Ipari és Kereskedelmi Minisztérium alá tartozó Ipari Fejlesztési Alap (IDF) szakértői tanácsához folyamodott egy tematikus kölcsönért a projekt folytatásához - a sorozatgyártás elindításához.

2015 októberében jóváhagyták a kedvezményes kölcsönt. A vállalat saját beruházásainak 288 millió rubel szintjén. ennek a kölcsönnek az összege 500 millió rubelt tett ki. Ezzel a pénzzel a "Baikal" 2015 decemberében megrendelést adott a TSMC-nél. 2016 szeptemberében a mintegy 10 ezer processzor úgynevezett telepítési része látta meg a fényt.

2017 márciusában a Baikal Electronics bejelentette a 100 000. ipari tétel közvetlen megjelenését.

A Baikal-T1 fő fogyasztói a telekommunikációs berendezések (routerek, IP telefonok, adattároló eszközök stb.), Számítógépek, beágyazott rendszerek berendezései (ipari automatizálás, terminálok, autóipari rendszerek stb.). Az FRP szerint ezeken a piacokon a processzorfogyasztás volumene évente 7-15% -on belül növekszik.

2018.05.31., Csütörtök, 16:03, moszkvai idő szerint , Szöveg: Denis Voeikov

A "Baikals" -okat meztelen formában kezdik értékesíteni kiskereskedelemben - "testkészletek" nélkül, értékelő táblák formájában. Emiatt a processzorok ára a vevő számára pontosan 10-szer csökken.

A "Baikals" tiszta értékesítése

Amint a CNews számára ismertté vált, az orosz "Baikal" processzorok először önálló árucikkekként mennek a kiskereskedelembe, és nem az értékelő táblák (egylapos számítógépek) részeként. Termékeik megjelenéséről az üzletek választékában Elektromos alkatrészek A "Chip and Dip" 2018. június 1-jétől "az elektronika prototípusának elkészítéséhez és tesztmintáinak előállításához szükséges mennyiségben" - számolt be a szerkesztőség a hazai "Baikal Electronics" - a "Baikal" fejlesztője - társaságában.

A Baikal-T1 szervezet első és eddig egyetlen sorozatban gyártott chipjét (új hivatalos név - BE-T1000) elkészítették a megvalósításra.

Egy processzor kiskereskedelmi ára 3990 rubel lesz. A BFK 3.1 család (rövidítés: funkcionális vezérlőegység) "Baikals" tábláihoz képest, amelyek 2018. április közepén 39,9 ezer rubelbe kerültek, a csupasz chip pontosan tízszer olcsóbb.

Lehetővé vált a "Baikals" kiskereskedelemben történő megvásárlása terhelés nélkül, táblák formájában

A fejlesztők hozzáteszik, hogy a nagykereskedelmi tételek árpolitikáját egyedileg határozzák meg. Ebben az esetben a termékeket a Baikal Electronics szállítja közvetlenül az ügyfélnek.

Minőség-ár pozícionálás

A CNews kérdésére, hogy a javasolt ár és a processzor meglévő jellemzőinek kombinációja szempontjából hogyan értékeli a vállalat az új ajánlatot a többi chipen összehasonlítva Orosz piac, A Baikal Electronics hivatalos válaszra szorítkozott. "Nagyon kedvező árajánlatot tettünk - a teljesítmény / funkcionalitás / energiafogyasztás paradigmában termékünk jó pozícióban van" - mondták a CNews beszélgetőpartnerei.

A processzor specifikációi

A Baikal-T1 egy úgynevezett chip-rendszer, amelynek mérete 25x25 mm, és a bejelentett energiafogyasztás kevesebb, mint 5 watt. Két szuperskaláris magja van a P5600 MIPS 32 r5, 1,2 GHz üzemi frekvenciával. 1 MB L2 gyorsítótárral és DDR3-1600 memória vezérlővel rendelkezik.

A lapkának van egy 10Gb Ethernet portja, két 1Gb Ethernet portja, egy PCIe Gen.3 x4 vezérlő, két SATA 3.0 port, USB 2.0.

A zsetonokat a technológiai folyamat 28 nanométeren - közvetlenül a tajvani TSMC vállalat gyárában. Ez utóbbi körülmény határozza meg azt a tényt, hogy a Bajkál-T1-et az Ipari és Kereskedelmi Minisztérium a második szintű orosz integrált áramkörnek minősíti, és nem az elsőnek, mint a helyi gyár esetében.

A processzor ökoszisztéma kialakulásának befejezése

Emlékezzünk arra, hogy 2018. január elején - még a Baikals teszttáblák részeként történő elindítása előtt - ismertté vált, hogy a Bajkál Elektronika és a Lomonoszov Moszkvai Állami Egyetem Számítástechnikai Matematikai és Kibernetikai Karának (CMC) erőfeszítései révén a VMK adatközpontja alapján van egy háztartási elektronikai laboratórium, amelyhez minden érdekelt fél hozzáférhet.

Az új, a "Baikal" elektronikai laboratórium (LEB) elnevezésű struktúra erőforrásait felhasználva fel lehet mérni a központi processzor és az arra épülő megoldások teljesítményét, valamint a hibakereső alkalmazásokat és a rendszerszoftvereket.

„Most a fő célunk a projektekbe való belépés költségeinek csökkentése a fejlesztők számára” - mondja Konstantin Shcherbakov, a Baikal Electronics marketing és értékesítési osztályának igazgatója. "Ezt a dokumentáció minőségének javításával, egy szoftvercsomag létrehozásával, az alkalmazásjegyzetek és referenciatervek frissítésével és terjesztésével fogjuk megtenni."

Scserbakov biztos abban, hogy cége az ökoszisztéma szempontjából jelenleg készen áll arra, hogy támogassa a Baikals ügyfeleinek a végtermékek tervezését: a Moszkvai Állami Egyetem VMK-n alapuló laboratóriumtól kezdve egy egyszerű vásárlásig processzor és hibakereső tábla eszközök prototípusainak létrehozásához.

Baikal-T1, kiadási példányszám, fejlesztési költség, fogyasztók

A Baikal-T1 egy MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) architektúrájú processzor, amelyet a RISC koncepciónak megfelelően hoztak létre, vagyis csökkentett utasításkészlettel rendelkező processzorok számára.

A processzor fejlesztése 2014 végén fejeződött be, és decemberben a Baikal Electronics kiadás céljából átadta az úgynevezett GDS termékkódot a TSMC gyárnak. 2015 májusában a vállalat bejelentette a mérnöki minták kiadását.

Aztán beszámoltak arról, hogy a fejlesztés az Ipari és Kereskedelmi Minisztérium támogatásával valósult meg, magának az osztálynak és az "Elektronikus alkatrész-alap és rádióelektronika fejlesztése 2008-2015-ig" szövetségi célprogram bevonásával. valamint a „T-nano” és a „T-platform” („Baikal Electronics” anyavállalat) társaságok beruházásai. Akkor még nem hozta nyilvánosságra a "Baikal" projektbe történő beruházások pontos összegét.

Ezután a mintákat manuálisan tesztelték, és Bajkál meg volt győződve a teljesítményükről. Ezt követően, 2015 nyár végén, a vállalat az Ipari és Kereskedelmi Minisztérium alá tartozó Ipari Fejlesztési Alap (IDF) szakértői tanácsához folyamodott egy tematikus kölcsönért a projekt folytatásához - a sorozatgyártás elindításához.

2015 októberében kedvezményes hitelt hagytak jóvá a processzor kereskedelmi kiadásának előkészítésére. A vállalat saját beruházásainak 288 millió rubel szintjén. ennek a kölcsönnek az összege 500 millió rubelt tett ki. Ezzel a pénzzel a "Baikal" 2015 decemberében megrendelést adott a TSMC-nél. 2016 szeptemberében a mintegy 10 ezer processzor úgynevezett telepítési része látta meg a fényt.

2017 márciusában a Baikal Electronics bejelentette a 100 000. ipari tétel közvetlen megjelenését. Ezt követően a cég más kiadásokat is rendelt, de még nem áll készen arra, hogy információkat közöljön a köteteikről.

A Baikal-T1 fő fogyasztói a távközlési berendezések (útválasztók, IP telefonok, adattároló eszközök stb.), Számítógépek, beágyazott rendszerek berendezései (ipari automatizálás, terminálok, autóipari rendszerek stb.). A Baikal Electronics szerint ezeken a piacokon a processzorfogyasztás mennyisége évente 7-15% -on belül növekszik.

Léteznek! Az értékelő tábla első, nyilvánosan elérhető verziója, vagy ahogy maguk az alkotók hívják, a BFK 3.1 szoftver- és hardver komplexum a fejlesztők számára a MIPS P5600 Warrior architektúrán alapuló hazai fejlesztés "Baikal-T1" SoC-jével. tesztünk.

Először is érdemes hangsúlyozni, hogy a BFK 3.1 egy szoftver és hardver komplexum (de megszokásból egyszerűen táblának fogjuk nevezni) a fejlesztők számára, és nem a végtermékek építésének alapja. Nagyjából ésszel senki sem használná nagyjából szólva egy rendszer felépítésére. Először is, ésszerűtlenül drága lesz. Másodszor, ez az ötlet meglehetősen értelmetlen. Nem, a táblára szükség van a fejlesztéshez és a hibakereséshez szoftver, nos, hogy felmérje maga a processzor teljesítményét és más eszközökkel való kompatibilitását. Helytelen összehasonlítani olyan egykártyás mikroszámítógépekkel is, mint a Raspberry Pi vagy a Cubieboard, bár formailag közel áll hozzájuk.

Hasonló fejlesztőeszközöket kínálnak más processzorgyártók is. Típustól és felszereléstől függően száz-kettőtől ezer és ezer dollárig is kerülhetnek. Fontos, hogy ez az első olyan Baikal-T1 processzorral ellátott tábla, amely már nem elérhető egyének és szervezetek szűk köre számára, mint korábban, de szinte mindenki számára. Igen, sokba kerül - 40 ezer rubel. Drága, de a vállalat még mindig nem tud alacsonyabb árat kínálni, tekintettel a viszonylag kis termelési volumenre. Ezenkívül az ügyfelek a termék regisztrálása után hozzáférhetnek a műszaki dokumentációk zárt könyvtárához. Emellett megkapják az Altium Designer formátumú alaplap vázlatos kialakítását, amely jelentősen felgyorsítja és leegyszerűsíti a BFK 3.1 alaplapokra és a Baikal-T1 processzorokra épülő saját szoftveres és hardveres megoldások létrehozásának folyamatát.

Board "Baikal" BFK 3.1

Maga a tábla processzorral van felszerelve, amely egy alapvető kábelköteggel rendelkezik. Szinte az összes processzor interfész bekerül a táblára. Csak egy 10GbE-s port hiányzik. Maga a tábla mérete 229 × 191 mm (FlexATX). Két SATA-3 porttal rendelkezik (a vezérlő 3.1-es verziója), egy SO-DIMM csatlakozóval egy DDR3-1600 memóriamodulhoz, két Gigabit Ethernet RJ-45 porttal, egy USB csatlakozó 2.0 A típus, két USB Mini-B port (a hibakereséshez szükséges), egy PCI-E 3.0 x4. Van egy 40 tűs GPIO tűs fejléc (a fő vezérlő 32 bites).

Az áramellátáshoz bármilyen ATX 2.0 tápegységre van szüksége, amelynek teljesítménye legalább 200 watt. Ez az érték egyértelműen árréssel van megadva, még a PCI-E és SATA eszközök fogyasztását is figyelembe véve. A panel külön gombokkal rendelkezik a be- / kikapcsoláshoz és az áramellátás visszaállításához. A rendszer indításának folyamata rendkívül egyszerű: telepítse a memóriamodult, csatlakoztassa a tápegységet, csatlakoztassa a számítógépet a felső mini-USB porthoz, indítsa el kedvenc terminálemulátorát a COM portok támogatásával (szükség lehet illesztőprogramra a maga híd). Nos, ennyi, nyomja meg az ON gombot, és válassza ki a kívánt elemet a bootloader menüben.

Az alaplap két NOR memória modulral rendelkezik, 16 és 32 MB méretű. Az első bootolható, tartalmazza a tényleges firmware-t. Itt minden szabványos: U-Boot + Linux kernel + minimális kép a BusyBox segítségével. Hálózaton keresztül történő indítás NFS vagy TFTP szerverről is lehetséges. Ez beágyazott rendszerek esetén elegendő. Ebben az esetben a végtermék egy viszonylag kompakt tábla, már forrasztott RAM-mal és ROM a kívánt kötet és előre elkészítve és optimalizálva a feladatok meghatározott köréhez szoftverkörnyezet. Megnézheti például ugyanazokat az otthoni útválasztókat.

A táblával való munka második lehetősége egy teljes értékű operációs rendszer elindítása. Tesztekre fogjuk használni. A fejlesztők a Debian 9 kissé módosított változatát kínálják az SDK kernelével. Felhívjuk figyelmét, hogy maguk nem építik fel az összes szoftvert. A Debian mipsel ág kész tárházait használják, ezért nincs optimalizálás ehhez a processzorhoz. Vannak azonban olyan Astra Linux Special Edition szerelvények is a Tavolga Terminal 2BT1 eszközökhöz, amelyekbe ugyanaz a Baikal-T1 processzor van telepítve. De sajnos egyik sem nyílt hozzáférésű nem posztol. Várható az Alt Linux és a Buildroot támogatás is, és van lehetőség az OpenWRT / LEDE futtatására.

A Debian futtatásához meg kell ragadnia a rendszermagot, a firmware-t és a ramdisk képeket az SDK-ból. Maga az SDK is tartalmazza segédeszközök keresztkompilációhoz szkriptek egy ROM-kép és egy előkészített virtuális gép felépítéséhez a QEMU számára, ahol előre hibakeresni lehet a programokat. A Debian 9-gyel való munka a BFK 3.1-en eddig nem nevezhető tökéletesen gördülékenynek: a telepítés után be kell mélyedni a beállításokban és telepíteni a szoftver egy részét, de ezzel nincs különösebb probléma. Csak az a kár, hogy a táblához még nincs teljes dokumentáció: valamit empirikusan meg kell találnia, vagy közvetlenül a fejlesztőktől kell megkérdeznie.

A tesztekhez a mai szabványok szerint egy ősi Kingston SSDNow V meghajtót operációs rendszerhez és egy 4 GB-os DDR3L-1600 memóriamodult csatlakoztattak a táblához. Ez azonban elég ahhoz, hogy megismerkedjen a processzor képességeivel. Van még egy árnyalat - a vezérlő sajátosságai miatt nem látható az összes memória, amely a SO-DIMM modulban van. Egyéb fontos pont a tesztprogramok forráskódokból történő alapvető összeállítását érinti: mindezt közvetlenül a BFK 3.1-en hajtották végre. A fordító kulcsai szükség esetén megjelennek.

Az összeszerelés folyamata, azt kell mondanom, nem mindig fájdalommentes. Valahol bele kellett mélyednem az optimalizálási paraméterekbe a legjobb eredmény elérése érdekében. Valamit sikeresen összeállítottak, de végrehajtásakor elesett vagy helytelenül viselkedett. Időnként általános érzés volt, hogy a fejlesztők nem is tudtak az x86-on kívül más platformok létezéséről. És ez nem csak a szoftverekre vonatkozik. Különösen a modern GPU-k nagy valószínűséggel nem fognak működni a PCI-E-ben, mivel az alkotók szerint szinte mindegyikhez UEFI / BIOS x86 szükséges. Problémák lehetnek olyan eszközökkel is, amelyek belsőleg használják, például egy PCI ↔ PCI-E híddal.

A "Baikal-T1" processzor jellemzői

Először egy rövid megjegyzés magáról a processzorról. A Baikal-T1 két 32 bites maggal rendelkezik, amelyek a P5600 Warrior architektúrán (MIPS32 5. kiadás) alapulnak, hardveres virtualizációs támogatással. Minden mag 64 KB L1 gyorsítótárban kapott adatokat és utasításokat. Mindkét mag egy megosztott L2-gyorsítótárral rendelkezik, 1 MB kapacitással.

Ezenkívül mindegyik magnak megvan a maga FPU-ja, amely támogatja a 128 bites SIMD-t. Az L2 és az FPU magok ugyanazon a frekvencián működnek: 1,2 GHz. A processzor ciklusonként legfeljebb négy egész műveletet képes végrehajtani, legfeljebb két műveletet kettős pontosságú lebegőpontos számokkal vagy négy egypontos műveletet. Vagyis az elméleti csúcsteljesítmény 4,8 Gflops FP64 (2 mag 1,2 GHz × 2 FP64) vagy 9,6 Gflops FP32. A gyakorlatban azonban a potenciál felszabadításához (amint azt a kommentekben szokták mondani) mind a kézi kódoptimalizálásra, mind az FPU / SIMD funkcióiról "tudó" fordítóra van szükség.

A valóságban például a Linpack nyílt forráskódú GCC által összeállított, nem optimalizált változata nagyságrenddel kevesebbet hoz a várt eredményeknél. A helyzet általában véve teljesen normális új vagy specifikus (például Elbrus) architektúrák esetében. Ezt az alábbi eredmények értékelésekor figyelembe kell venni. Egy másik fontos pont a hírhedt Meltdown és Spectre sebezhetőségeket érinti. Az MIPS32r5-ben lévő számítási egységek szuperkalárikusak és képesek végrehajtani az utasítások soron kívüli végrehajtását, de a mély spekulációt egyértelműen nem említik. A rendszermag-fejlesztők figyelmeztetést adtak a Spectre lehetséges jelenlétére (de nem a Meltdownra) a tiszta P5600 / P6600 kernelekben. Az alkotók szerint a Baikal-T1 esetében a sebezhetőség ellenőrzésére szolgáló hivatalos kód nem működik, de még korai teljes bizonyossággal beszélni annak hiányáról. Tervezik külön hackathon megszervezését a processzor biztonságának ellenőrzésére.

A többi alapvető alkatrész az AXI buszon keresztül kommunikál. Minden nagy sebességű interfész rendelkezik DMA támogatással. Az egycsatornás memóriavezérlő maga támogatja a DDR3-1600-at ECC-vel. A CPU által támogatott maximális RAM 8 GB. Van még egy árnyalat - a memóriavezérlő 32 és 8 bites ECC adatbusszal rendelkezik, és támogatja a 8 és 32 bit közötti memóriachipekkel való működést. A kész termékek esetében, amelyek már forrasztottak megfelelő modulokkal, nincsenek problémák, de a szokásos SO-DIMM-ek alaplapja csak a deklarált kapacitás felét "látja", mivel általában 64 bites interfésszel "kifelé" néznek. Nos, a munka sebessége nyilvánvalóan alacsonyabb lesz - akár 6,4 GB / s.

A CPU-ban található érdekes blokkok közül kiemelhetünk egy saját tulajdonú társprocesszort, amely lehetővé teszi például a GOST szabványok szerinti gyorsítását (de nem csak) és egy 10 gigabites vezérlőt. Ez utóbbi, amint azt a fentiekben megjegyeztük, külön mezzanint igényel, SFP porttal. Ez a BFK 3.1 végső árának csökkentése érdekében történik, és nem mindenkinek van szüksége erre a portra a fejlesztéshez. Az egységek többi részét a MIPS, az Imagination Technologies és a Synopsys engedélyezi. Itt megcsodálhatja a chip belső szerkezetét.

Mezzanine 10 GbE SFP-vel az első generációs BFK számára. A BFK 3.1-hez most nincs ilyen tábla.

A processzor 0,95 V feszültséget igényel az áramellátáshoz, és a bejelentett energiafogyasztás legfeljebb 5 watt. A tesztek során a CPU 60 Celsius fokig melegedett. Aktív hűtés nem szükséges hozzá, zárt esetben azonban a radiátor jelenléte nem lesz felesleges. Az alapfrekvencia dinamikusan állítható be a 200 és 1500 MHz között, de ehhez az operációs rendszer támogatására van szükség, így egyelőre a jelenlegi Debian-összeállításban a frekvencia a rendszer indításakor állítható be. Mindenesetre alacsony terhelés mellett történő működés közben az egyik mag automatikusan kikapcsolható. A "Baikal-T1" -t a TSMC gyáraiban gyártják 28 nm-es technológiai technológiával. Önmagában 65 dollárba kerül. Fontos megjegyezni azt is ezt a modellt eredetileg nem csak kormányzati ügyfelek számára fejlesztették ki. Az alkotók ötletei és reményei szerint a polgári szektor számára termékeket készítő hétköznapi kereskedelmi fogyasztókat is fel kell hívnia.

CoreMark teszt

Menjünk közvetlenül a tesztekre. Első sorban a CoreMark egy speciális benchmark, amelyet a beágyazott rendszerek processzorainak és SoC-k teljesítményének értékelésére használnak. Valójában a CoreMark Imagination Technologies új lemezének bejelentésével kezdtem a történetet a MIPS P5600 Warrior mag előnyeiről. Igaz, egyetlen magról beszéltünk, amely ráadásul akkoriban csak egy FPGA-n végzett szimuláció formájában létezett, és 20 MHz-es frekvencián működött. Ezután a CoreMark per megahertz / mag értékének rekordjáról beszéltünk: 5,61, de a valóságban körülbelül 5-ös értékre kell számítani. A fejlesztők még a P5600 nagyobb hatékonyságára is rámutattak, összehasonlítva az asztali Intel CPU-kkal. Formálisan a "Baikal-T1" a vezető a megahertz és a megahert / mag tekintetében. A gyakorlatban a teljes teljesítmény elérése érdekében a gyártók nem zárkóznak el a kiterjedt módszerektől, növelve a frekvenciákat és a magok számát.

Sajnos, a CoreMark adatbázis összeállítása nem túl szép, ezért manuálisan kellett kiválasztanunk a kétmagos chipek tesztjeit, amelyeknek a frekvenciája közel áll a "Baikal-T1" frekvenciájához, és egyértelműen jelezni kell, hogy a teszt két szálat használ. Összehasonlításképpen egy négymagos mintát adtunk hozzá, és ez nem véletlen. Általánosságban elmondható, hogy az eredmények egyszerre több szempont alapján is rangsorolhatók. Azonban sok árnyalat azonnal megjelenik. Először is, mind az ARM, mind a MIPS megoldásokat harmadik feleknek engedélyezik, így ugyanazon kialakítás megvalósítása jelentősen eltérhet. Másodszor, sok múlik magának a kódnak az optimalizálásán, annak összeállításán és a futási környezeten.

Alapvizsgálatunkhoz a GCC 6.3-at használtuk a következő lehetőségekkel: -O3 -DMULTITHREAD = 2 -DUSE_PTHREAD -funroll-all-loops -fgcse-sm -fgcse-las -finline-limit = 1000 -mhard-float -mtune = p5600 . Maguk fejlesztők tesztjeiben a Sourcery CodeBench kereskedelmi környezetet használták. A továbbiakban a következő megnevezéseket alkalmazzuk a táblázatokban: „a. teszt "a fejlesztők webhelyén közzétett eredményekhez; "Precomp" - a CPU készítői által küldött benchmark bináris fájlok futtatásához; "B / opt." - saját összeállítások a forráskódokból a nyitott alapokés a kulcsok megjelölése; "Dönt." - keresztkompiláció SDK és kereskedelmi segédprogramok segítségével a fejlesztők "receptjei" szerint. Manuális optimalizálással jobb teljesítményt érhet el, ami nagyon jól látható a táblázatban az eredményekkel együtt. Azonban nem állunk azzal a feladattal, hogy ismételjük meg a kulcsokat, és belemélyedjünk a kódba. De a "Baikal-T1" szoftverfejlesztőinek mindenképpen ezt rendszeresen meg kell tenniük.

Klasszikus referenciaértékek

Ugyanabból a dokumentumból átveheti a klasszikus "old school" benchmarkok eredményeit. Stream teszt az értékeléshez sávszélesség a memóriát egy szálhoz építették a következő kulcsokkal: -mtune = p5600 -O2 -funroll-all-loops. Az eredmény a RAM elméleti sebességének körülbelül a fele.

A CoreMarkról szóló összes fentiek a Dhrystone2-re (egész számítások) vonatkoznak, amelyet az adatbázisban minimum kulcsokkal állítottak össze: -O3 -funroll-all-loops -mtune = p5600. Sajnos, mint a fenti példákban, a mérési alap nem ragyog tisztasággal és pontossággal. Összehasonlításképpen néhány eredményt vettünk a 32 bites számításokról, egyértelműen jelezve az optimalizálások jelenlétét. Sajnos nincsenek felsorolva. konkrét modellek vagy legalább egy CPU generáció. Ezenkívül az ügyet bonyolítja a TurboBoost vagy hasonló technikák jelenléte a processzor alapfrekvenciájának rövid távú (és ez a teszt csak rövid távú) növekedése miatt, ami elmosja az összképet. A teszt megint megismétli a CoreMark helyzetét - megahertzeket tekintve a P5600 teljesítménye nem rossz.

De más modern CPU-k növelik a frekvencia növelésével, a 64 bites utasítások és a magok számának egyidejű támogatásával. A Whetstone-ban minden ugyanaz, csak a különbség a szálak növelésével és a vektoros utasítások használatával még szembetűnőbb. Igen, mindezek összeszereléséhez kissé javítanom kellett a kódot, eltávolítva a jelentéktelen hívásokat az x86 assemblerben, és ellenőrizve az x86 kiterjesztések meglétét, amelyekre csak a CPU azonosításához van szükség.

Mert gyors ellenőrzés gigabites működése hálózati adapterek az iperf 3.1.3 segédprogramot használták, amely kimutatta, hogy az egyirányú kapcsolatoknál a sebesség egybeesik az előírt 940 Mbit / s sebességgel, de duplexben sajnos a sebesség 1,2 Gbit / s volt. A fejlesztők ezt azzal magyarázzák, hogy a teljes értékű teljesítmény eléréséhez szükség van egy kis hangolásra a szoftver szintjén.

Phoronix Test Suite

De ez az ötlet már most is őrületet áraszt, mivel a PTS egészét nem ilyen típusú rendszerek számára szánják. Az összeszerelés közvetlenül a tesztelt gépen történik, így a "Baikal-T1" esetében ez csak fájdalmasan hosszú, mint a legtöbb teszt végrehajtása. Valójában a készlet kizárja azokat a teszteket, amelyeket vagy nem lehetett összeállítani, vagy régóta illetlenül futottak volna még "felnőtt" számítógépeken is. Az első probléma elméletileg manuálisan megoldható az összeépítési paraméterek beállításával. De ismételjük meg, hogy egyrészt nem volt ilyen feladat, másrészt nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy a teszt eredményei valószínűleg nem érik el a lehető legnagyobb értékeket.

Az összes teszt eredménye ezen a linken érhető el. Szigorúan véve minden elvégzett teszt valószínűleg a jövő alapja, így később láthatja, hogy az eredmények mennyivel jobbak (vagy sem) lettek (vagy sem) a build rendszeren és / vagy az optimalizálásokon végzett munka után, de igaz most nincs mihez hasonlítani mindezt. A kíváncsiak közül csak néhány referenciaértéket idézhetünk meg, amelyek konfigurációjukban egybeestek a kínai Loongson Godson 3A3000 processzorokkal (4 mag @ 1,5 Hz, L2 gyorsítótár 1 MB, L3 gyorsítótár 8 MB, 28 nm, 30 W). Mindkét CPU hasonló, mivel új architektúrával rendelkezik, és problémái vannak a kód optimalizálására. Eddig a kínaiak abszolút értelemben nagy különbséggel előzik meg, de a magokat, a MHz-et és a fogyasztást tekintve minden kicsit kevésbé egyértelmű.

Következtetés

Örvendetes, hogy a hazai fejlesztők egy kis csapatot és ésszerű időn belül a hardveres SoC-ban egy modern, jó tulajdonságokkal és képességekkel rendelkező architektúrán tudtak megvalósítani. Ezenkívül nem szigorúan az állami megrendelésekre összpontosít, és nem kerül túlzott pénzbe. Nagyon jó, bármit is mondjon valaki. De a sikert (vagy kudarcot) valóban csak egy-két év múlva lehet értékelni - mindez attól függ, hogy ki és milyen mennyiségben fogja használni a SoC-t termékeiben. Közülük jelenleg csak néhányat mesélnek nyilvánosan. A Tavolga terminált már a legelején megemlítették, bár ez csak egy példa a kormányzati szolgáltatások eszközére, valamint a DEPO Neos Twin-re. Az ipari számítógépeket a Fastwell CPC516 és CPC313 modellek, valamint az SF-BT1 modul képviseli. Lélekben közel áll hozzájuk a "Resource-30" CNC rendszer és a TsIF MGU optikai és lézerrendszerek mikromechanikai elemeivel való munkavégzéshez szükséges modul. Emellett bejelentették az NSG-3000 útválasztókat és néhány RAITEK hozzáférési pontot, amelyek a gyártó honlapján szerepelnek. Mindezek tipikus példák a "Baikal-T1" alkalmazási területeire. Szeretnék látni NAS / SAN, IoT és SDR megoldásokat is.

A Baikal Electronics tesztelte a Baikal-T1 processzorokat a teljesítménymutatók meghatározásához. A Cnews összehasonlította az orosz chip teljesítményét az Intel és az AMD processzorokkal. Kiderült, hogy a Baikal-T1 jellemzői az 5-10 évvel ezelőtt kiadott külföldi chipek szintjén vannak.

Az 1,2 GHz frekvenciájú Baikal-T1 a MIPS architektúrára épül, 28 nm-es technológiai technológiával. Tartalmaz egy DDR3-1600 memóriavezérlőt és 1 MB L2 gyorsítótárat, egy 10Gb Ethernet portot, két 1Gb Ethernet és SATA 3.0 portot, egy PCIe Gen.3 x4 vezérlőt és USB 2.0-t támogat.

A Baikal-T1-et népszerű referenciaértékeken tesztelték: CoreMark, Dhrystone, Whetstone, Stream, IPERF, SPEC CPU2006. A tesztelés a következő körülmények között történt:

Andrey Malafeev, a "Baikal Electronics" képviselője megjegyezte, hogy a valós teljesítménymutatók "meghaladják a MIPS P osztályú processzormagok becsült jellemzőit, és ezek viszont nagyon előnyösnek tűnnek az x86 architektúrához képest". Először is a teljesítmény és az energiafogyasztás és a szerszámterület arányáról beszélünk.

A Cnews szakemberei tesztelték a Baikal-T1-et a CoreMark benchmarkban, és összehasonlították az eredményeket az Intel és az AMD processzorokkal. Az eredmények a vártnál magasabbnak bizonyultak, de természetesen a Baikal-T1 nem állít rekordokat:

Emlékezzünk arra, hogy a Baikal-T1-et 2014-ig fejlesztették ki. 2014 decemberében az RTL termékkódot átvitték a TSMC gyárba, 2015 májusában pedig megérkeztek az első mérnöki minták. Ezt követően a Baikal Electronics tesztelte a chipeket, és 500 millió rubelért kölcsönt kapott az Ipari és Kereskedelmi Minisztériumtól. 288 saját forrás hozzáadásával a vállalat megrendelést adott a TSMC-nél, és 2016 szeptemberében 10 ezer processzorból álló telepítési köteget kapott. Várhatóan hamarosan megjelenik a 100 ezredik ipari chip-tétel.