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雷鋒網(wǎng)按:本文作者鐵流,雷鋒網(wǎng)(公眾號:雷鋒網(wǎng))獨家文章。

在大家的印象中,蘇聯(lián)/俄羅斯的電子產(chǎn)品一向以“傻大黑粗”著稱于世,而且在軍用設(shè)備中往往還存在電子管和晶體管并存的情況。在蘇聯(lián)解體后,來自俄羅斯的處理器就比較罕見了。日前,俄羅斯貝加爾電子公司正式啟動了貝加爾-T1芯片大批量產(chǎn),產(chǎn)量規(guī)模為10萬個。那么,這款芯片到底有多少俄羅斯血統(tǒng)?性能到底怎么樣?俄羅斯為何要開發(fā)這樣一款芯片呢?

自主芯片?俄羅斯貝加爾T1有多少戰(zhàn)斗民族血統(tǒng)

貝加爾-T1到底有多少俄羅斯血統(tǒng)

其實,早在2014年的TSMC2014技術(shù)研討會上,俄羅斯電子工程師們就展示了貝加爾-T1。貝加爾-T1于2014年底完成了研發(fā)工作,2015年年中成功流片,在制成樣片后,該項目得到了俄羅斯工業(yè)和貿(mào)易部以及《2008-2015年電子元器件和廣播電子發(fā)展規(guī)劃》聯(lián)邦專項規(guī)劃的支持,之后貝加爾電子公司向俄羅斯工業(yè)和貿(mào)易部下屬工業(yè)發(fā)展基金會專家委員會遞交了專項貸款的申請。在獲得工業(yè)發(fā)展基金的貸款之后,Baikal-T1開始小批量生產(chǎn),直到最近,俄羅斯貝加爾電子公司大批量產(chǎn)貝加爾-T1芯片。

那么,貝加爾-T1這款芯片到底有多少俄羅斯血統(tǒng)呢?

貝加爾-T1集成了兩個MIPS P5600 CPU核,以及DDR3、SATA 6Gbps、PCI-E 3.0、10Gb/1Gb以太網(wǎng)等模塊,本質(zhì)上來說,貝加爾-T1其實是一款SoC。貝加爾-T1的主頻為1.2 GHz,采用了臺積電28nm制造工藝,功耗約為5W,封裝為25 x 25mm。

MIPS P5600 CPU核是英國Imagination公司(就是蘋果GPU核的供應(yīng)商,前段時間被蘋果一個2年后停用PowerVR系列GPU坑的股價暴跌69%的那家公司)收購MIPS公司之后,在2013年發(fā)布的勇士系列的CPU IP內(nèi)核,這也是Imagination收購了MIPS之后的第一款產(chǎn)品。

由此可見,貝加爾-T1其實和國內(nèi)華為海思、展訊、全志、瑞芯微等ARM陣營IC設(shè)計公司類似,都是購買IP做集成的產(chǎn)物。無非是華為海思、展訊、全志、瑞芯微從ARM那里購買IP授權(quán),而貝加爾-T1從Imagination/MIPS公司那里購買IP授權(quán)。

因此,貝加爾-T1其實是買IP做集成,其核心微結(jié)構(gòu)是購買自MIPS的,貝加爾電子公司做的僅僅是將各種IP集成起來。誠然,將各種IP集成起來也比較考驗IP集成能力,以及物理設(shè)計能力。但由于設(shè)計CPU的過程中80%的功夫都花在研發(fā)CPU核上,而且在CPU安全性上主要也有賴于CPU核是否安全可控。

總之,在安全性和自主性上,俄羅斯貝加爾-T1都是存在一些瑕疵的。本質(zhì)上說,貝加爾-T1是一款集成了MIPS P5600 CPU核,以及以及DDR3、SATA 6Gbps、PCI-E 3.0等模塊,由貝加爾電子公司做集成,由臺積電代工的一款SoC,其中的俄羅斯血統(tǒng),恐怕也只有一系列集成工作了。

貝加爾-T1性能到底如何

由于貝加爾-T1集成的是MIPS P5600,要想探求其性能,就必須分析MIPS P5600的性能。

根據(jù)媒體報道:

P5600是以MIPS架構(gòu)Release 5為基礎(chǔ)的32位CPU,并包含多項獨特特性:

快速128位SIMD引擎:可加速多媒體處理與其他的矩陣型運算。

完整的硬件虛擬化技術(shù):可支持多個完全獨立、且平行運行的客戶端操作系統(tǒng)。

增強的安全性:針對消費類與企業(yè)應(yīng)用,此特性包含可在單一CPU上支持多重TEE(可信運行環(huán)境)的能力。

同類最佳的先進分支預測機制、可獲得最佳性能的TLB分頁表(page table)高速硬件、可為內(nèi)存密集數(shù)據(jù)移動慣例增加2倍性能的指令綁定(instruction bonding)。

增強虛擬尋址(EVA):更靈活地使用虛擬地址空間,能輕松、有效地使用內(nèi)存;延伸實體尋址(XPA)可完全利用最高達1TB的內(nèi)存容量(40位)。

不過,上述報道沒有太多真正有用的信息,筆者并沒有找到能夠準確描述MIPS P5600性能的資料,而比較權(quán)威的SPEC2000/2006這類測試成績也是音訊全無。

目前,唯一可以作為參考的是貝加爾-T1集成了雙核P5600,具有1.2G主頻,而MIPS P5600是一款32位CPU,具有超標量、亂序的設(shè)計,共享1M二級緩存,單核心3.5DMIPS/Mhz。不過,3.5DMIPS/Mhz的數(shù)據(jù)只反應(yīng)P5600的流水線效率,并沒有反映訪存的能力,而訪存能力恰恰是影響到性能的關(guān)鍵因素。

考慮到ARM Cortex A15單核心大約也是3.5DMIPS/Mhz,而且貝加爾-T1只有5W的功耗,因而貝加爾-T1顯然是一款嵌入式CPU,而并非高性能CPU。加上從貝加爾電子公布的消息:貝加爾-T1芯片的主要用戶是電信設(shè)備生產(chǎn)商(路由器、IP電話、數(shù)據(jù)存儲)、計算機設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)設(shè)備(工業(yè)自動化、終端、車載系統(tǒng)等)。

從這些使用范圍來看,貝加爾-T1不會是桌面級的CPU——即便是T-Platforms推出的搭載貝加爾-T1芯片的Tavolga Terminal TB-T22BT,其實也是一臺瘦客戶端。

綜合看來,貝加爾-T1是一款性能有限的嵌入式產(chǎn)品,CPU的性能比較有限。

俄羅斯為何選擇MIPS

雖然如今俄羅斯的電子工業(yè)衰退的非常厲害,但在蘇聯(lián)時期還是頗為可圈可點的。在獨立的電子元器件方面,蘇聯(lián)的技術(shù)不比西方差,即使局部有差距,差距最多不過5年。

真正導致當今俄羅斯電子工業(yè)一蹶不振的原因是蘇聯(lián)解體。

在蘇聯(lián)的經(jīng)濟布局之初,斯大林為了加強各個加盟國的聯(lián)系,就結(jié)合各地實際情況,把產(chǎn)業(yè)布局按照上下游關(guān)系分配到各個加盟國,比如原材料產(chǎn)地為俄羅斯、初加工為烏克蘭,深加工在白俄羅斯,整機產(chǎn)品則回俄羅斯組裝制造。當然,這僅僅是舉例子。

歷史上,由于拉脫維亞具有較好的經(jīng)濟水平,蘇聯(lián)在1959年于拉脫維亞成立了里加半導體工廠。而烏克蘭除了擁有黑海造船廠、安東諾夫設(shè)計局、南方設(shè)計局等之外,還是蘇聯(lián)的電子信息工業(yè)基地,蘇聯(lián)的半導體工業(yè)和微電子工業(yè)基地則布局在白俄羅斯。

而隨著蘇聯(lián)解體,直接導致蘇聯(lián)時代的完整的工業(yè)體系破碎化。加上俄羅斯寡頭和西方國家用非戰(zhàn)爭的方式洗劫了蘇聯(lián)人民的財產(chǎn),導致原蘇聯(lián)各加盟國軍工領(lǐng)域許多專家、教授失業(yè),大量一流的工程師陷入赤貧。

恰逢此時,美國、西歐和日本、韓國不遺余力的從蘇聯(lián)挖掘人才。中國也搞了雙引工程,由時任國務(wù)院總理李鵬主抓:這是一批窮十年之力都無法培養(yǎng)出來的優(yōu)秀人才,對中國而言是千載難逢的好機會,一定不能錯過。

不過,由于當時中國國力有限,最大的受益者自然是美國。美國從蘇聯(lián)挖走了不少出色的架構(gòu)師,不過由于大家都懂的原因,這些人在美國更多的是在給美國工程師打下手,比如彼得希洛科夫,他是超標量之父,在英特爾期間提出了simd的概念,參與p3的核顯設(shè)計和英特爾3d工藝的預設(shè)。

正是因為蘇聯(lián)解體之后造成的人才斷檔,使得俄羅斯已經(jīng)沒有能力自己搞一套指令集和CPU,并開發(fā)一整套軟件生態(tài)與Wintel分庭抗禮。

這時候,俄羅斯只有幾個選擇,ARM、MIPS、risc-v、SPARC。

SPARC是SUN的遺產(chǎn),但生態(tài)實在是不行,國內(nèi)飛騰開發(fā)過SPARC,最后也不得不轉(zhuǎn)投ARM,因此SPARC不會在俄羅斯貝加爾電子的選擇范圍里。

risc-v出現(xiàn)的比較遲,而且還不夠完善不夠成熟,因此沒能入俄羅斯貝加爾電子法眼也是情理之中。

ARM在商業(yè)上是比較開放的,但在技術(shù)上卻收的很緊,而且指令集授權(quán)也比較少,加上政治原因,俄羅斯公司獲得ARM指令集授權(quán)開發(fā)自己的CPU核的可能性非常小,而俄羅斯顯然是有理想的,要走獨立自主的道路,不可能永遠買ARM的IP做集成。

那么剩下的選擇就只有MIPS了,首先MIPS比較學院派,指令集授權(quán)比較容易,而且客戶可以自由添加指令,這就使以MIPS為基礎(chǔ)添加指令集,并最終形成自己的指令集提供了可能性(國內(nèi)龍芯也是這樣做的,在MIPS基礎(chǔ)上添加了上千條指令集,形成了LoongISA)。其次,MIPS授權(quán)費要比ARM便宜太多。最后,MIPS的跟新很慢,相對于ARM堪稱神速的進步的速度——ARM64的Cortex a53/57,a72,a73;ARM32的Cortex a7/a15,a12,a17。MIPS的更新近乎是龜速,這就給俄羅斯貝加爾電子反客為主的機會。

雖然貝加爾-T1是買IP做集成,但不排除之后貝加爾電子會走上和龍芯一樣自己添加指令集,自主設(shè)計的道路。

原標題:俄羅斯貝加爾T1有多少戰(zhàn)斗民族血統(tǒng),為何選擇MIPS?| 深度

責任編輯:海凡

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