Jämförelse av processorer baikal och Intel. "Baikals" närmade sig moderna Intel-processorer på test

08/17/2017, Tor, 19:24, Moskva-tid , Text: Denis Voeikov

Utvecklare av inhemska processorer "Baikal" har utfört sina omfattande tester på ett antal mätvärden. En av dem visar positivt jämförbarheten mellan egenskaperna hos en rysk produkt och produkterna från världsledande företag.

Positivt test för "Baikal"

Inhemska processorer "Baikal" i ett antal parametrar visade prestandaindikatorer som kan jämföras med produkterna från erkända världsledare i branschen.

I augusti 2017 genomförde utvecklingsföretaget Baikal Electronics ett fullfjädrat prestandatest av sin Baikal-T1-processor som arbetar med en klockfrekvens på 1,2 GHz. För att bedöma dess egenskaper användes en teknik som möjliggör systematisering av erhållna resultat oavsett vilken typ av processormikroarkitektur och vilken programvaruplattform som används.

Mätningarna utfördes i sex applikationer som bestämmer prestandan hos både processorns beräkningsmoduler och genomströmningen av de implementerade funktionella blocken: CoreMark, Dhrystone, Whetstone, Stream, IPERF, SPEC CPU2006.

Testvillkor (källa: "Baikal Electronics")

”Benchmarking har visat att Baikal-T1-processorns verkliga prestandaindikatorer överstiger den uppskattade prestandan för MIPS P-klass processorkärnor, och de ser i sin tur mycket fördelaktiga ut jämfört med x86-arkitekturen," kommenterade en företrädare för Baikal Electronics på CNews. Andrey Malafeev... Från hans förklaringar kan man dra slutsatsen att vi talar om förhållandet mellan prestanda och strömförbrukning och prestanda till döområdet.

Baikal-T1 testresultat (källa: "Baikal Electronics")

Samtidigt inser Malafeev att Baikal-T1 är arkitektoniskt inriktad främst på marknaderna för kommunikationslösningar och inbyggda system. Men ur Malafeevs synvinkel tillåter god prestanda att den betraktade Baikal-T1 kan användas som en universalprocessor "i ett stort ekosystem som har utvecklats i mer än ett kvarts sekel och har en betydande potential på befintliga och framväxande marknader."

Villkorlig jämförelse

Som det var möjligt att förstå från kommunikation med Malafeev fäster hans företag störst vikt vid testet på CoreMark-riktmärket (läs om dess jämförelse med andra mått nedan), som är mer fokuserat på processorer för inbäddade system, även om det också används för andra processorer för mycket olika syften.

För närvarande presenteras Baikal-T1 inte officiellt på webbplatsen för testets kuratorer - Baikal Electronics har ännu inte lämnat in de resultat som erhållits för sina tester.

Selektiv villkorlig jämförelse av kända processorer med Baikal-T1 på CoreMark-testet

Utvecklare av inhemska processorer "Baikal" har utfört sina omfattande tester på ett antal mätvärden. En av dem visar positivt jämförbarheten mellan egenskaperna hos en rysk produkt och produkterna från världsledande företag.

Positivt test för "Baikal"

Inhemska processorer "Baikal" i ett antal parametrar visade prestandaindikatorer som kan jämföras med produkterna från erkända världsledare i branschen.

I augusti 2017 genomförde utvecklingsföretaget Baikal Electronics ett fullfjädrat prestandatest av sin Baikal-T1-processor som arbetar med en klockfrekvens på 1,2 GHz. För att bedöma dess egenskaper användes en teknik som möjliggör systematisering av erhållna resultat oavsett vilken typ av processorns mikroarkitektur och vilken programvaruplattform som används.

Mätningarna utfördes i sex applikationer som bestämmer prestandan hos både processorns beräkningsmoduler och genomströmningen av de implementerade funktionella blocken: CoreMark, Dhrystone, Whetstone, Stream, IPERF, SPEC CPU2006.

Testvillkor (källa: "Baikal Electronics")

”Benchmarking har visat att Baikal-T1-processorns verkliga prestandaindikatorer överstiger den uppskattade prestandan för MIPS P-klass processorkärnor, och de ser i sin tur mycket fördelaktiga ut jämfört med x86-arkitekturen," kommenterade Andrey Malafeev, en företrädare för Baikal Electronics, CNews. Från hans förklaringar kan man dra slutsatsen att vi talar om förhållandet mellan prestanda och strömförbrukning och prestanda till döområdet.

Baikal-T1 testresultat (källa: "Baikal Electronics")

Samtidigt inser Malafeev att Baikal-T1 är arkitektoniskt inriktad främst på marknaderna för kommunikationslösningar och inbyggda system. Men från Malafeevs synvinkel tillåter god prestanda att den betraktade Baikal-T1 kan användas som en universalprocessor "i ett stort ekosystem som har utvecklats i mer än ett kvarts sekel och har en betydande potential på befintliga och framväxande marknader."

Villkorlig jämförelse

Som det var möjligt att förstå från kommunikation med Malafeev fäster hans företag störst vikt vid testet på CoreMark-riktmärket (läs om dess jämförelse med andra mått nedan), som är mer fokuserat på processorer för inbäddade system, även om det också används för andra processorer av mycket olika syften.

På webbplatsen för kuratorerna för Baikal-T1-testet officiellt den det här ögonblicket inte representerad - "Baikal Electronics" har ännu inte lämnat in de resultat som erhållits för sina tester.

Selektiv villkorlig jämförelse av kända processorer med Baikal-T1 på CoreMark-testet

Källa: CNews Analytics

* testad server baserad på två processorer med en enda kärna

I detta avseende valde CNews Analytics, för tydlighetens skull, testresultaten från flera aktuella processorer av välkända märken och angav bland dem den förmodade platsen för Baikal-T1 (se tabell).

Vad testades Baikal på

Enligt Malafeev är de sex riktmärken som presenteras uppsättningar av syntetiska tester med en viss blandning av instruktioner som är typiska för vissa applikationer.

"Traditionella riktmärken Dhrystone och Whetstone är utformade för att bedöma prestandan hos den centrala processorn i beräkningar i hel- respektive flytpunktsräkning," säger Malafeev. - De är universella och kan skrivas på olika programmeringsspråk (till exempel, de första versionerna av Dhrystone och Whetstone, som släpptes 1960-1970-talet under förra seklet, skrevs i Fortran och Algol 60). Samtidigt kan de använda olika bibliotek och, när de samlas av olika kompilatorer, ge väsentligt olika exekveringskoder, vilket till viss del devalverar de prestationsuppskattningar som erhålls med deras hjälp. Till viss del övervinns dessa brister genom standardisering av vissa kompilerade koder (vilket betyder versioner för DOS, OS / 2, Windows). "

Enligt experten är CoreMark-riktmärket fokuserat på inbäddade system och innehåller funktioner som listbearbetning, matrismanipulation, tillståndsmaskinimplementering och CRC (Check Redundancy Code) -beräkning. Det är skrivet på standardspråket C, och till skillnad från andra riktmärken innehåller inga ytterligare bibliotek och ger samma resultat.

"Dessa fördelar gör detta riktmärke mer och mer populärt och ersätter gradvis konkurrenterna", säger Malafeev. "Dhrystone och Whetstone används dock fortfarande i stor utsträckning."

Experten säger att Stream-testet är ett enkelt syntetiskt riktmärke som mäter den robusta minnesbandbredden (i MB / s) och motsvarande beräkningshastighet för enkla vektorkärnor.

IPERF är ett open source-verktyg källkodsom kan användas för att testa nätverksprestanda. SPEC CPU2006 innehåller två uppsättningar riktmärken: CINT2006 för mätning och jämförelse av beräkningsintensitet för heltalets prestanda och CFP2006 för mätning och jämförelse av beräkningsintensitet med flytpunkt.

Baikal-T1, utgåva, utvecklingskostnad, konsumenter

Baikal-T1 är en processor med MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) -arkitektur, skapad i enlighet med RISC-konceptet, det vill säga för processorer med en reducerad instruktionsuppsättning.

Utvecklingen av processorn slutfördes i slutet av 2014, och i december skickade Baikal Electronics den så kallade RTL-produktkoden till TSMC-fabriken för släpp. I maj 2015 meddelade företaget att tekniska prover släpptes.

Sedan rapporterades det att utvecklingen genomfördes med stöd av industri- och handelsministeriet med inblandning av medel från avdelningen själv och det federala målprogrammet "Utveckling av en elektronisk komponentbas och radioelektronik för 2008-2015", samt investeringar från T-nano och T-plattformar ( överordnad struktur "Baikal Electronics"). Då avslöjade han inte den exakta mängden investeringar i projektet i "Baikal".

Därefter testades proverna manuellt och Baikal var övertygad om deras prestanda. Därefter, i slutet av sommaren 2015, ansökte företaget till expertrådet för Industrial Development Fund (IDF) under ministeriet för industri och handel om ett temalån för att fortsätta projektet - lanseringen av serieproduktion.

I oktober 2015 godkändes koncessionslånet. På nivån av företagets egna investeringar i 288 miljoner rubel. volymen på detta lån uppgick till 500 miljoner rubel. Med dessa pengar, i december 2015, gjorde Baikal en beställning hos TSMC. I september 2016 såg det så kallade installationspartiet med cirka 10 tusen processorer ljuset.

I mars 2017 tillkännagav Baikal Electronics den överhängande lanseringen av den 100 000: e industriella satsen.

Huvudkonsumenterna för Baikal-T1 är tillverkare av telekommunikationsutrustning (routrar, IP-telefoner, datalagringsenheter etc.), datorer, utrustning för inbyggda system (industriell automatisering, terminaler, bilsystem etc.). Volymen processorkonsumtion på dessa marknader växer enligt FRP inom 7-15% per år.

05/31/2018, Tor, 16:03, Moskva tid , Text: Denis Voeikov

"Baikals" börjar säljas i detaljhandeln i sin nakna form - utan "body kit" i form av utvärderingstavlor. På grund av detta sänks priset på processorer för köparen exakt 10 gånger.

Ren försäljning av "Baikals"

Som det blev känt för CNews, går de ryska processorerna "Baikal" för första gången i detaljhandeln som oberoende råvaruenheter, och inte som en del av utvärderingskort (ensamdatorer). Om deras produkters utseende i sortimentet av butiker elektroniska komponenter "Chip and Dip" från 1 juni 2018, "i mängder som är nödvändiga för prototyper och produktion av testprover av elektronik", rapporterade redaktionen i det inhemska företaget "Baikal Electronics" - utvecklaren av "Baikals".

Det första och hittills det enda massproducerade chipet från Baikal-T1-organisationen (nytt officiellt namn - BE-T1000) förbereddes för implementering.

Detaljhandelspriset på en processor är 3990 rubel. Jämfört med brädorna på "Baikals" i BFK 3.1-familjen (förkortning: funktionell styrenhet), som i mitten av april 2018 kostade 39,9 tusen rubel, kostar det nakna chipet exakt 10 gånger billigare.

Det blev möjligt att köpa "Baikals" i detaljhandeln utan last i form av brädor

Utvecklarna tillägger att prispolicyn för grossistpartier bestäms på individuell basis. I det här fallet levereras produkterna av Baikal Electronics direkt till kunden.

Kvalitet-pris positionering

På frågan från CNews, hur, i kombination med det föreslagna priset och de befintliga egenskaperna hos processorn, utvärderar företaget det nya försäljningsförslaget jämfört med andra marker på ryska marknaden, Begränsade Baikal Electronics sig till ett formellt svar. "Vi har gjort ett mycket gynnsamt priserbjudande - i paradigmet för prestanda / funktionalitet / strömförbrukning har vår produkt en bra position", noterade samtalspartnerna för CNews.

Processorspecifikationer

Baikal-T1 är ett så kallat system-on-a-chip med måtten 25 x 25 mm och en deklarerad energiförbrukning på mindre än 5 watt. Den har två superscalar-kärnor P5600 MIPS 32 r5 med en arbetsfrekvens på 1,2 GHz. Den har 1 MB L2-cache och en DDR3-1600-minneskontroll.

Chipet har en 10 Gb Ethernet-port, två 1 Gb Ethernet-portar, en PCIe Gen.3 x4-kontroller, två SATA 3.0-portar, USB 2.0.

Chips tillverkas av tekniska processen vid 28 nanometer - direkt vid fabriken för det taiwanesiska företaget TSMC. Den senare omständigheten avgör det faktum att Baikal-T1 klassificeras av ministeriet för industri och handel som en rysk integrerad krets av andra nivån, och inte den första, som var fallet med den lokala fabriken.

Slutförande av bildandet av processorns ekosystem

Kom ihåg att i början av januari 2018 - redan före lanseringen av Baikals som en del av testkort - blev det känt att genom ansträngningarna från Baikal Electronics och fakulteten för beräkningsmatematik och cybernetik (CMC) vid Lomonosov Moscow State University på På grundval av VMK-datacentret finns ett laboratorium för inhemsk elektronik, vars tillgång är öppen för alla intresserade parter.

Med hjälp av resurserna i den nya strukturen, kallad Laboratory of Electronics "Baikal" (LEB), är det möjligt att utvärdera prestandan hos den centrala processorn och lösningarna utifrån den, samt felsökningsapplikation och systemprogramvara.

”Nu är vårt huvudmål att minska kostnaderna för att komma in i projekt för utvecklare”, säger Konstantin Shcherbakov, chef för marknads- och försäljningsavdelningen på Baikal Electronics. "Vi kommer att göra detta genom att förbättra kvaliteten på dokumentationen, skapa en svit programvara, uppdatera och distribuera applikationsnoteringar och referensdesign."

Shcherbakov är övertygad om att just nu, ur ekosystemets synvinkel, är hans företag redan redo att stödja designen av slutprodukter av kunder vid Baikals: från ett laboratorium baserat på VMK vid Moskvas statsuniversitet till ett enkelt köp av en processor och ett utvecklingskort för att skapa prototyper av enheter.

Baikal-T1, utgåva, utvecklingskostnad, konsumenter

Baikal-T1 är en processor med MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) -arkitektur, skapad i enlighet med RISC-konceptet, det vill säga för processorer med en reducerad instruktionsuppsättning.

Utvecklingen av processorn slutfördes i slutet av 2014 och i december överlämnade Baikal Electronics den så kallade GDS-produktkoden till TSMC-fabriken för släpp. I maj 2015 meddelade företaget att tekniska prover släpptes.

Sedan rapporterades det att utvecklingen genomfördes med stöd av industri- och handelsministeriet med inblandning av medel från avdelningen själv och det federala målprogrammet "Utveckling av en elektronisk komponentbas och radioelektronik för 2008-2015", samt investeringar från T-nano och T-plattformar ( överordnad struktur "Baikal Electronics"). Då avslöjade han inte den exakta mängden investeringar i projektet i "Baikal".

Därefter testades proverna manuellt och Baikal var övertygad om deras prestanda. Därefter, i slutet av sommaren 2015, ansökte företaget till expertrådet för Industrial Development Fund (IDF) under ministeriet för industri och handel om ett temalån för att fortsätta projektet - lanseringen av serieproduktion.

I oktober 2015 godkändes ett mjukt lån för beredning av en kommersiell utgåva av processorn. På nivån av företagets egna investeringar på 288 miljoner rubel. volymen på detta lån uppgick till 500 miljoner rubel. Med dessa pengar, i december 2015, gjorde Baikal en beställning hos TSMC. I september 2016 såg det så kallade installationspartiet med cirka 10 tusen processorer ljuset.

I mars 2017 tillkännagav Baikal Electronics den överhängande lanseringen av den 100 000: e industriella satsen. Därefter beställde företaget andra utgåvor, men är ännu inte redo att avslöja information om deras volymer.

Huvudkonsumenterna för Baikal-T1 är tillverkare av telekommunikationsutrustning (routrar, IP-telefoner, datalagringsenheter etc.), datorer, utrustning för inbyggda system (industriell automatisering, terminaler, bilsystem etc.). Volymen processorkonsumtion på dessa marknader växer enligt Baikal Electronics inom 7-15% per år.

De existerar! Den första allmänt tillgängliga versionen av utvärderingskortet eller, som skaparna själva kallar det, programvaran och hårdvarukomplexet BFK 3.1 för utvecklare med Baikal-T1 SoC baserat på MIPS P5600 Warrior-arkitekturen, kom till vårt test.

Först och främst är det värt att betona att BFK 3.1 är ett mjukvaru- och hårdvarukomplex (men av vana kommer vi helt enkelt att kalla det en styrelse) för utvecklare och inte en grund för att bygga slutprodukter. Ingen med rätta sinne skulle använda det, grovt sett, för att bygga ett system. För det första kommer det att visa sig vara orimligt dyrt. För det andra är denna idé ganska meningslös. Nej, styrelsen behövs för utveckling och felsökning programvara, ja, för att bedöma själva processorn och dess kompatibilitet med annan utrustning. Att jämföra det med en-kort mikrodatorer som Raspberry Pi eller Cubieboard är också felaktigt, även om det formellt är nära dem.

Liknande utvecklingsverktyg erbjuds av andra processortillverkare. Beroende på typ och utrustning kan de kosta från hundratals eller två till tusentals och tusentals dollar. Det är viktigt att detta är det första kortet med en Baikal-T1-processor, som inte längre är tillgänglig för en smal krets av individer och organisationer, som det var tidigare, men för nästan alla. Ja, det kostar mycket - 40 tusen rubel. Dyrt, men företaget kan fortfarande inte erbjuda ett lägre pris med tanke på den relativt lilla produktionsvolymen. Dessutom kommer kunder efter att ha registrerat produkten att ha tillgång till ett slutet bibliotek med teknisk dokumentation. De kommer också att få en schematisk design av brädet i Altium Designer-format, vilket avsevärt kommer att påskynda och förenkla processen för att skapa egna mjukvaru- och hårdvarulösningar baserade på BFK 3.1-kort och Baikal-T1-processorer.

Styrelsen "Baikal" BFK 3.1

Själva kortet är utrustat med en processor med en grundläggande sele. Nästan alla processorgränssnitt tas till styrelsen. Det enda som saknas är en 10GbE-port. Själva kortet är 229 × 191 mm (FlexATX). Den har två SATA-3-portar (controller version 3.1), en SO-DIMM-kontakt för en DDR3-1600-minnesmodul, två Gigabit Ethernet RJ-45-portar, en USB 2.0 typ A-kontakt, två USB Mini-B-portar (krävs för felsökning), en PCI-E 3.0 x4. Det finns ett 40-stifts GPIO-stifthuvud (huvudkontroll 32-bit).

För ström behöver du någon ATX 2.0-strömförsörjning med en kapacitet på 200 watt eller mer. Detta värde ges tydligt med en marginal, även med hänsyn till konsumtionen av PCI-E- och SATA-enheter. Kortet har separata knappar för att slå på / av och återställa strömmen. Processen med att starta systemet är extremt enkel: installera minnesmodulen, anslut strömförsörjningsenheten, anslut datorn till den övre mini-USB-porten, starta din favoritterminalemulator med stöd för COM-portar (du kan behöva en drivrutin för själva bron). Tja, det är det, tryck på PÅ-knappen och välj önskat objekt i bootloader-menyn.

Kortet har två NOR-minnesmoduler på 16 och 32 MB. Den första är startbar, den innehåller den faktiska firmware. Allt är standard här: U-Boot + Linux-kärna + minimal bild med BusyBox. Att starta via nätverket från en NFS- eller TFTP-server är också möjligt. För inbyggda system är detta tillräckligt. I det här fallet är slutprodukten ett relativt kompakt kort med redan lödd RAM och ROM av den önskade storleken och en mjukvarumiljö förberedd i förväg och optimerad för ett visst arbetsområde. Du kan till exempel titta på samma hemroutrar.

Det andra alternativet för att arbeta med styrelsen är att starta ett fullfjädrat operativsystem. Vi kommer att använda den för tester. Utvecklarna erbjuder en lite modifierad version av Debian 9 med en kärna från SDK. Observera att de själva inte bygger om all programvara. De färdiga förvaren i Debian mipsel-grenen används, så det finns inga optimeringar för just den här processorn. Det finns dock också enheter av Astra Linux Special Edition för Tavolga Terminal 2BT1-enheter, där samma Baikal-T1-processor är installerad. Men tyvärr ingen av dem fri tillgång lägger inte in. Alt Linux- och Buildroot-stöd förväntas också och det finns ett alternativ att köra OpenWRT / LEDE.

För att köra Debian måste du ta bilderna från kärnan, firmware och ramdisk från SDK. SDK i sig inkluderar också hjälpverktyg för korskompilering, skript för att bygga en ROM-avbildning och en förberedd VM för QEMU, där du kan felsöka dina program. Att arbeta med Debian 9 på BFK 3.1 hittills kan inte kallas helt smidigt: efter installationen måste du gräva i inställningarna och installera en del av programvaran, men det finns inga speciella problem med detta. Det enda synd är att det inte finns någon fullständig dokumentation för tavlan ännu: du måste ta reda på något empiriskt eller fråga utvecklarna direkt.

För tester anslöts en antik enligt dagens standard Kingston SSDNow V-enhet för OS och en 4 GB DDR3L-1600-minnesmodul tillverkad av Samsung till kortet. Detta räcker dock för att bekanta dig med processorns funktioner. Det finns en nyans till - på grund av kontrollens särdrag är inte allt minne som finns i SO-DIMM-modulen synlig. Övrig viktig poäng handlar om grundläggande montering av testprogram från källkoder: allt detta gjordes direkt på BFK 3.1. Kompilatorströmställare anges vid behov.

Jag måste säga att monteringsprocessen inte alltid är smärtfri. Någonstans var jag tvungen att gräva i optimeringsparametrarna för att uppnå bästa resultat. Något samlades framgångsrikt, men under körningen föll det eller uppförde sig felaktigt. Ibland var det en allmän känsla av att utvecklarna inte ens visste om förekomsten av andra plattformar än x86. Och detta gäller inte bara programvara. I synnerhet kommer moderna grafikprocessorer sannolikt inte att fungera i PCI-E, eftersom enligt alla skapare kräver nästan alla UEFI / BIOS x86. Det kan också finnas problem med enheter som internt använder, till exempel en PCI ↔ PCI-E-brygga.

Egenskaper för "Baikal-T1" -processorn

Först en kort anteckning om själva processorn. Baikal-T1 har två 32-bitars kärnor baserade på P5600 Warrior-arkitekturen (MIPS32 Release 5) med stöd för hårdvaruvirtualisering. Varje kärna fick ett 64KB L1-cache med data och instruktioner. Båda kärnorna har en delad L2-cache med en kapacitet på 1 MB.

Dessutom har varje kärna sin egen FPU med stöd för 128-bitars SIMD. Kärnor, L2 och FPU arbetar med samma frekvens: 1,2 GHz. Processorn kan utföra upp till fyra heltaloperationer, upp till två operationer på dubbla precisionsflytpunktsnummer eller fyra enprecisionsoperationer per cykel. Det vill säga den teoretiska topprestanda är 4,8 Gflops FP64 (2 kärnor 1,2 GHz × 2 FP64) eller 9,6 Gflops FP32. Men i praktiken, för att låsa upp potentialen (som de vill säga i kommentarerna) krävs både manuell kodoptimering och en kompilator som "vet" om FPU / SIMD-funktionerna.

I verkligheten producerar till exempel en ooptimerad version av Linpack sammanställd av GCC med öppen källkod en storleksordning mindre än förväntat resultat. Situationen är generellt sett helt normal för nya eller specifika (som Elbrus) arkitekturer. Detta bör beaktas när resultaten utvärderas nedan. En annan viktig punkt rör de sensationella sårbarheterna Meltdown och Spectre. Datorenheter i MIPS32r5 är överskaliga och kan utföra instruktioner utan ordning, men djup spekulation nämns helt klart inte. Kärnutvecklarna har utfärdat en varning om möjlig förekomst av Spectre (men inte Meltdown) i rena P5600 / P6600-kärnor. Enligt skaparna fungerar Baikal-T1, den officiella koden för att kontrollera förekomsten av en sårbarhet inte, men det är för tidigt att tala med absolut säkerhet om dess frånvaro. Det finns planer på att organisera en separat hackathon för att kontrollera processorns säkerhet.

Resten av kärnkomponenterna kommunicerar via AXI-bussen. Alla höghastighetsgränssnitt har DMA-stöd. Enkanalens minneskontrollant stöder i sig DDR3-1600 med ECC. Maximalt RAM-minne som stöds av CPU: n är 8 GB. Det finns en nyans till - minneskontrollern har en 32-bitars och 8-bitars ECC-databuss och stöder drift med minneschips från 8 till 32 bitar breda. För färdiga produkter med lämpliga moduler som redan är lödda finns det inga problem, men moderkortet för vanliga SO-DIMM-moduler kommer bara att "se" hälften av den deklarerade kapaciteten, eftersom de vanligtvis "ser" ut med ett 64-bitarsgränssnitt. Tja, arbetshastigheten kommer naturligtvis att vara lägre - upp till 6,4 GB / s.

Av de intressanta blocken som finns i CPU: n kan man utpeka en egen coprocessor, som till exempel tillåter accelererande kryptering enligt GOST-standarder (men inte bara) och en 10-gigabit-kontroller. Det senare, som nämnts ovan, kräver en separat mezzanin med en SFP-port. Detta gjordes för att sänka slutpriset på BFK 3.1, och inte alla behöver denna port för utveckling. Resten av enheterna är licensierade från MIPS, Imagination Technologies och Synopsys. Du kan beundra chipets interna struktur här.

Mezzanine med 10 GbE SFP för första generationen BFK. Det finns ingen sådan styrelse för BFK 3.1 nu.

Processorn kräver en spänning på 0,95 V för strömförsörjning och den deklarerade strömförbrukningen är högst 5 watt. Under testerna värmde CPU upp till 60 grader Celsius. Aktiv kylning krävs inte för den, men i ett slutet fall är närvaron av en kylare inte överflödig. Kärnfrekvensen justeras dynamiskt i intervallet 200 till 1500 MHz, men detta kräver stöd från operativsystemet, så för närvarande i den nuvarande Debian-byggnaden kan frekvensen ställas in vid systemstart. Under alla omständigheter kan en kärna automatiskt stängas av helt under drift vid låg belastning. "Baikal-T1" tillverkas vid TSMC-fabriker med en 28 nm procesteknik. I sig själv kostar det $ 65. Det är också viktigt att notera att den här modellen ursprungligen utvecklades inte bara och inte så mycket för statliga kunder. Enligt skaparnas idéer och förhoppningar bör hon också tilltala vanliga kommersiella konsumenter som skapar produkter för den civila sektorn.

CoreMark-test

Låt oss gå direkt till testerna. Först i raden är CoreMark ett specialiserat riktmärke som används för att utvärdera prestanda för processorer och SoC i inbäddade system. Det var faktiskt med tillkännagivandet av en ny skiva i CoreMark Imagination Technologies som jag började berättelsen om fördelarna med MIPS P5600 Warrior-kärnan. Det var sant att vi pratade om en enda kärna, som dessutom existerade bara i form av en simulering på FPGA och arbetade med en frekvens på 20 MHz. Då pratade vi om ett rekord i värdet på CoreMark per megahertz per kärna: 5,61, men i verkligheten bör du räkna med ett värde på cirka 5. Utvecklarna påpekade till och med den högre effektiviteten hos P5600 jämfört med stationära Intel-processorer. Formellt är "Baikal-T1" ledande när det gäller megahertz och megahertz / core. I praktiken, för att uppnå prestanda i absoluta termer, undviker tillverkarna sig från omfattande metoder, vilket ökar frekvenserna och antalet kärnor.

Ack, CoreMark-databasen är inte kompilerad så snyggt, så vi var tvungna att manuellt välja tester för dual-core-chips som skulle ha frekvenser nära Baikal-T1 och en tydlig indikation på att testet använder två trådar. Som jämförelse tillsattes ett fyrkärnigt prov, och detta är ingen tillfällighet. I allmänhet kan resultaten rangordnas enligt flera kriterier samtidigt. Men många nyanser dyker omedelbart upp. För det första licensieras både ARM- och MIPS-lösningar till tredje part, så implementeringen av samma design kan skilja sig avsevärt. För det andra beror mycket på optimeringen av själva koden, dess montering och exekveringsmiljön.

För vårt baslinjetest användes GCC 6.3 med följande alternativ: -O3 -DMULTITHREAD \u003d 2 -DUSE_PTHREAD -roll-all-loop -fgcse-sm -fgcse-las-finline-limit \u003d 1000 -mhard-float -mtune \u003d p5600. I testerna av utvecklarna själva användes den kommersiella miljön Sourcery CodeBench. I det följande antas följande beteckningar i tabellerna: “av. test "för resultaten publicerade på utvecklarens webbplats; "Precomp" - för att köra benchmark-binärer som skickats av CPU-skaparna; "Begagnad / grossist" - egna enheter från källkoder med öppna medel och anger tangenterna; "Välja." - tvärkompilering med SDK och kommersiella verktyg enligt utvecklarnas "recept". Med manuell optimering kan du uppnå bättre prestanda, vilket är mycket tydligt i tabellen med resultaten. Vi står dock inte inför uppgiften att gå igenom tangenterna och gräva i koden. Men programvaruutvecklarna för "Baikal-T1" måste definitivt göra detta regelbundet.

Klassiska riktmärken

Från samma dokument kan du ta resultaten av klassiska riktmärken för "old school". Streamtest för utvärdering bandbredd minnet byggdes för en tråd med följande tangenter: -mtune \u003d p5600 -O2 -roll-all-loopar. Resultatet är ungefär hälften av den teoretiska hastigheten för RAM.

Allt ovan om CoreMark gäller Dhrystone2 (heltalsberäkningar), som sammanställdes i databasen med ett minimum av nycklar: -O3 -roll-all-loops -mtune \u003d p5600. Ack, som i exemplen ovan, lyser inte mätbasen med renhet och noggrannhet. Som jämförelse togs vissa resultat för 32-bitarsberäkningar med en tydlig indikation på närvaron av optimeringar. Tyvärr listas de inte specifika modeller eller åtminstone cPU-generationer... Dessutom kompliceras frågan av närvaron av TurboBoost eller liknande tekniker för en kortvarig (och detta test är bara en kortvarig) ökning av processorns basfrekvens, vilket suddar den övergripande bilden. Återigen upprepar testet situationen med CoreMark - när det gäller megahertz är prestandan för P5600 inte dålig.

Men andra moderna processorer ökar det genom att öka frekvensen och stödja 64-bitarsinstruktioner och antalet kärnor samtidigt. I Whetstone är allt detsamma, bara skillnaden från att öka trådarna och använda vektorinstruktioner är ännu mer slående. Åh ja, för att montera alla dessa saker var jag tvungen att korrigera koden, ta bort oviktiga samtal i x86-samlare och kontrollera om det finns x86-tillägg, som bara behövs för att identifiera CPU.

För snabb kontroll drift av gigabit nätverkskort verktyget iperf 3.1.3 användes, vilket visade att för enkelriktade anslutningar sammanfaller hastigheten med de föreskrivna 940 Mbit / s, men i duplex, tyvärr, var hastigheten på nivån 1,2 Gbit / s. Utvecklarna förklarar detta genom att du måste göra en liten inställning på programnivå för att få full prestanda.

Phoronix Test Suite

Men den här idén smälter redan av galenskap, eftersom PTS som helhet inte är avsedd för denna typ av system. Monteringen sker direkt på maskinen som testas, så i fallet med "Baikal-T1" är den bara smärtsamt lång, som utförandet av de flesta tester. Egentligen utesluter uppsättningen tester som antingen inte kunde sammanställas eller som skulle ha kört anständigt länge även på "vuxna" datorer. Det första problemet kan i teorin hanteras manuellt genom att justera byggparametrarna. Men låt oss upprepa att det för det första inte fanns någon sådan uppgift, och för det andra får vi inte glömma att testresultaten sannolikt inte når maximalt möjliga värden.

Alla testresultat finns tillgängliga på den här länken. Strängt taget är alla tester som utförts mer sannolikt en grund för framtiden, så att du senare kan se hur mycket bättre (eller inte) resultaten blev (eller inte blev) efter att ha arbetat med byggsystemet och / eller optimeringar, men just nu finns det inget att jämföra allt detta med. Av de nyfikna kan vi bara citera några få riktmärken som sammanföll i konfiguration med kinesiska processorer Loongson Godson 3A3000 (4 kärnor @ 1,5 Hz, L2-cache 1 MB, L3-cache 8 MB, 28 nm, 30 W). Båda processorerna är lika eftersom de har en ny arkitektur och problem med att optimera koden för den. Hittills är kineserna långt fram i absoluta tal, men när det gäller kärnor, MHz och konsumtion är allt lite mindre klart.

Slutsats

Det är glädjande att inhemska utvecklare kunde implementera ett litet team och inom en rimlig tidsram inom hårdvaru-SoC i en modern arkitektur med goda egenskaper och kapacitet. Dessutom är det inte strikt fokuserat på statliga order och kostar inte orimliga pengar. Det är riktigt bra, oavsett vad någon säger. Men framgång (eller misslyckande) kan verkligen bedömas först efter ett år eller två - allt beror på vem och i vilka volymer som kommer att använda SoC i sina produkter. Bara ett fåtal av dem berättas offentligt just nu. Tavolga-terminalen nämndes redan i början, även om den bara är ett exempel på en enhet för offentliga tjänster, liksom DEPO Neos Twin. Industriella datorer representeras av modellerna Fastwell CPC516 och CPC313 samt SF-BT1-modulen. I sin anda är CNC-systemet "Resource-30" och en modul för att arbeta med mikromekaniska element i optiska och lasersystem från CIF MSU. Dessutom tillkännagavs NSG-3000-routrar och några RAITEK-åtkomstpunkter som nämns på tillverkarens webbplats. Alla dessa är typiska exempel på användningsområdena för "Baikal-T1". Jag skulle också vilja se NAS / SAN, IoT och SDR-lösningar.

Baikal Electronics testade Baikal-T1-processorerna för att bestämma prestandaindikatorerna. Cnews jämförde det ryska chipets prestanda med Intel- och AMD-processorer. Det visade sig att egenskaperna hos Baikal-T1 ligger på nivån av utländska marker som släpptes för 5-10 år sedan.

Baikal-T1 med en frekvens på 1,2 GHz är byggd på grundval av MIPS-arkitektur med en 28-nm processteknik. Den innehåller en DDR3-1600-minneskontroll och en 1 MB L2-cache, stöder en 10 Gb Ethernet-port, två 1 Gb Ethernet- och SATA 3.0-portar, en PCIe Gen.3 x4-kontroller och USB 2.0.

Baikal-T1 testades i populära riktmärken: CoreMark, Dhrystone, Whetstone, Stream, IPERF, SPEC CPU2006. Testning utfördes under följande förhållanden:

Representanten för "Baikal Electronics" Andrey Malafeev noterade att de verkliga prestationsindikatorerna "överstiger de uppskattade egenskaperna för MIPS P-klass processorkärnor, och de ser i sin tur mycket fördelaktiga ut jämfört med x86-arkitekturen." Först och främst pratar vi om förhållandet mellan prestanda och strömförbrukning och matrisarea.

Cnews-specialister testade Baikal-T1 i CoreMark-riktmärket och jämförde resultaten med Intel- och AMD-processorer. Resultaten visade sig vara högre än förväntat, men Baikal-T1 sätter naturligtvis inte rekord:

Minns att Baikal-T1 utvecklades fram till 2014. I december 2014 överfördes RTL-produktkoden till TSMC-fabriken och i maj 2015 mottogs de första tekniska proverna. Därefter testade Baikal Electronics chipsen och fick ett lån från industriministeriet för 500 miljoner rubel. Genom att lägga till 288 av sina egna medel till dem gjorde företaget en beställning hos TSMC och i september 2016 fick en installationsbatch på 10 tusen processorer. Det 100 000: e kommersiella partiet chips förväntas släppas snart.