Отечественные процессоры байкал. «Байкал» и «Эльбрус», или Особенности национального процессоростроения
12.04.2018 , Игорь Осколков
Они существуют! К нам на тест попала первая публично доступная версия оценочной платы или, как её называют сами создатели, программно-аппаратного комплекса для разработчиков BFK 3.1 с SoC отечественной разработки «Байкал-Т1» на базе архитектуры MIPS P5600 Warrior
Первым делом стоит подчеркнуть, что BFK 3.1 — это программно-аппаратный комплекс (но по привычке будем называть его просто платой) для разработчиков, а не основа для построения конечных продуктов. Никто в здравом уме не будет использовать её, грубо говоря, для сборки системы. Во-первых, получится неоправданно дорого. Во-вторых, затея эта довольно бессмысленна. Нет, плата нужна для разработки и отладки программного обеспечения, ну и для оценки производительности самого процессора и совместимости его с другим оборудованием. Сравнивать её с одноплатными микрокомпьютерами вроде Raspberry Pi или Cubieboard тоже некорректно, хотя формально она к ним близка.
Плата BFK 3.1
Аналогичные инструменты разработки предлагают и другие создатели процессоров. В зависимости от типа и оснащения они могут стоить от сотни-другой до тысяч и тысяч долларов. Важно то, что это первая плата с процессором Baikal-T1, которая доступна уже не узкому кругу лиц и организаций, как было раньше, а практически всем. Да, стоит она немало — 40 тысяч рублей . Дорого, но меньшую цену с учётом относительно небольшого объёма производства компания пока предложить не может. Кроме того, покупатели после регистрации продукта получит доступ к закрытой библиотеке инженерной документации. Также они получат схемотехнический проект платы в формате Altium Designer, что существенно ускорит и упростит процесс создания собственных программно-аппаратных решений на базе плат BFK 3.1 и процессоров «Байкал-Т1».
Плата «Байкал» BFK 3.1
Собственно плата оснащена процессором с базовой обвязкой. Почти все интерфейсы процессора выведены на плату. Не хватает разве что порта 10GbE. Сама плата имеет размеры 229 × 191 мм (FlexATX). На ней присутствуют два порта SATA-3 (контроллер версии 3.1), один разъём SO-DIMM для модуля памяти DDR3-1600, два гигабитных порта Ethernet RJ-45, один разъём USB 2.0 Type A, два USB-порта Mini-B (нужны для отладки), один разъём PCI-E 3.0 x4. Есть 40-контактная гребёнка выводов GPIO (основной контроллер 32-битный).
Для питания нужен любой блок питания ATX 2.0 мощностью от 200 ватт. Это значение явно дано с запасом, даже с учётом потребления устройств PCI-E и SATA. На плате есть отдельные кнопки для включения/отключения и сброса питания. Процесс запуска системы предельно прост : устанавливаем модуль памяти, подключаем БП, соединяем ПК с верхним портом mini-USB, запускаем любимый эмулятор терминала с поддержкой COM-портов (может понадобиться драйвер для самого моста). Ну и всё, жмём кнопку ON и выбираем в меню загрузчика нужный пункт.
На плате есть два модуля NOR-памяти объёмом 16 и 32 Мбайт. Первый из них загрузочный, в нём находится собственно прошивка. Тут всё стандартно : U-Boot + Linux-ядро + минимальный образ с BusyBox. Также возможна загрузка по сети с сервера NFS или TFTP. Для встраиваемых систем этого достаточно. В этом случае конечный продукт — это относительно компактная плата с уже напаянными RAM и ROM нужного объёма и заранее подготовленная и оптимизированная под конкретный спектр задач программное окружение. Для примера можно посмотреть на те же домашние роутеры.
Второй вариант работы с платой — запуск полноценной ОС. Именно им и воспользуемся для тестов. Разработчики предлагают слегка модифицированный вариант Debian 9 с ядром из SDK. Обратите внимание, что сами они не занимаются пересборкой всего софта. Используются готовые репозитории mipsel-ветки Debian, так что оптимизаций под конкретно этот процессор нет. Впрочем, есть ещё и сборки Special Edition для устройств «Таволга Терминал» 2BT1 , в которых установлен тот же процессор «Байкал-Т1». Но их, увы, никто в открытый доступ не выкладывает. Также ожидается поддержка Alt Linux и Buildroot и есть возможность запуска OpenWRT/LEDE.
Для запуска Debian необходимо взять образы ядра, прошивки и ramdisk из SDK. В сам SDK также входят вспомогательные инструменты для кросс-компиляции, скрипты для сборки ROM-образа и подготовленная ВМ для QEMU, где можно предварительно отладить свои программы. Работу с Debian 9 на BFK 3.1 пока что нельзя назвать идеально гладкой: после установки придётся покопаться с настройками и доустановить часть ПО, но особых проблем с этим нет. Жаль только, что полноценной документации к плате пока также не существует: кое-что придётся выяснять опытным путём или спрашивать напрямую у разработчиков.
Для тестов к плате были подключены древний по нынешним меркам накопитель Kingston SSDNow V для ОС и модуль памяти DDR3L-1600 ёмкостью 4 Гбайт производства Samsung. Однако для знакомства с возможностями процессора этого хватит. Есть ещё один нюанс — из-за особенностей контроллера видна не вся память, что есть в модуле SO-DIMM. Другой важный момент касается базовой сборки тестовых программ из исходных кодов: всё это проделывалось непосредственно на BFK 3.1. Там, где это необходимо, указаны ключи компилятора.
Процесс сборки, надо сказать, не всегда безболезненный. Где-то пришлось покопаться с параметрами оптимизации, чтобы достичь лучшего результата. Что-то успешно собиралось, но при исполнении падало или вело себя некорректно. Временами вообще возникало ощущение, что разработчики о существовании отличных от x86-платформ не подозревают. И это касается не только ПО. В частности, в PCI-E, скорее всего, не заработают современные GPU, так как, по словам создателей, почти все они требуют наличия UEFI/BIOS x86. Также могут возникнуть проблемы с устройствами, у которых внутри используется, например, мост PCI ↔ PCI-E.
Характеристики процессора «Байкал-Т1»
Для начала короткая справка о самом процессоре. «Байкал-Т1» имеет два 32-битных ядра на архитектуре P5600 Warrior (MIPS32 Release 5) с аппаратной поддержкой виртуализации. Каждое ядро получило L1-кеш данных и инструкций объёмом 64 Кбайт. На оба ядра приходится один общий L2-кеш ёмкостью 1 Мбайт. Также у каждого ядра есть свой FPU-блок c поддержкой 128-бит SIMD. Ядра, L2 и FPU работают на одной частоте: 1,2 ГГц. Процессор способен исполнять до четырёх целочисленных операций, до двух операций над числами с плавающей запятой двойной точности или четырёх одинарной точности за такт. То есть теоретическая пиковая производительность составляет 4,8 Гфлопс FP64 (2 ядра 1,2 ГГц × 2 FP64) или 9,6 Гфлопс FP32. Однако на практике для раскрытия потенциала (как любят выражаться в комментариях) необходимы и ручная оптимизация кода, и компилятор, «знающий» об особенностях FPU/SIMD.
В реальности же, к примеру, неоптимизированная версия Linpack, собранная открытым GCC, выдаёт результат на порядок меньше ожидаемого. Ситуация, вообще говоря, вполне нормальная для новых или специфичных (вроде того же «Эльбруса») архитектур. Это следует учитывать при оценке результатов, приведённых ниже. Ещё один важный момент касается нашумевших уязвимостей Meltdown и Spectre . Вычислительные блоки в MIPS32r5 суперскалярны и умеют делать внеочередное исполнение инструкций, но о глубокой спекулятивности явно не говорится. Разработчики ядра выпустили предупреждение о возможном наличии Spectre (но не Meltdown) в «чистых» ядрах P5600/P6600. По словам создателей, в случае «Байкала-Т1» официальный код проверки на наличие уязвимости не срабатывает, но со стопроцентной уверенностью говорить о её отсутствии пока рано. В планах организация отдельного хакатона для проверки безопасности процессора.
С остальными компонентами ядра общаются по шине AXI. Все высокоскоростные интерфейсы имеют поддержку DMA. Собственно одноканальный контроллер памяти поддерживает DDR3-1600 с ECC. Максимальный поддерживаемый CPU объём RAM равен 8 Гбайт. Есть ещё один нюанс — контроллер памяти имеет шину данных шириной 32 бит и 8 бит ECC и поддерживает работу с микросхемами памяти шириной от 8 до 32 бит. Для готовых изделий с уже напаянными подходящими модулями проблем нет, а вот плата у обычных SO-DIMM «увидит» только половину заявленного объёма, так как наружу они «смотрят» обычно 64-бит интерфейсом. Ну и скорость работы, очевидно, будет ниже — до 6,4 Гбайт/с.
Из интересных блоков, которые есть в CPU, можно выделить сопроцессор собственной разработки, который позволяет, например, ускорить шифрование по стандартам ГОСТ (но не только) и 10-гигабитный контроллер. Последний, как уже отмечалось выше, требует отдельный мезонин с SFP-портом. Это сделано для снижений итоговой цены BFK 3.1, да и для разработки этот порт нужен далеко не всем. Остальные блоки лицензированы у компаний MIPS, Imagination Technologies и Synopsys. На внутреннее строение чипа можно полюбоваться .
Мезонин с 10 GbE SFP для BFK первого поколения. Для BFK 3.1 такой платы сейчас нет.
Для питания процессор требует напряжение 0,95 В, а заявленная потребляемая мощность составляет не более 5 ватт. Во время тестов CPU прогревался до 60 с небольшим градусов Цельсия. Активное охлаждение для него не требуется, однако в закрытом корпусе наличие радиатора лишним не будет. Частота ядер динамически регулируется в диапазоне от 200 до 1500 МГц, но это требует поддержки со стороны ОС, так что пока в текущей сборке Debian частоту можно задать при старте системы. В любом случае во время работы при малой нагрузке одно ядро автоматически может отключаться полностью. Производится «Байкал-Т1» на фабриках TSMC по 28-нм техпроцессу. Сам по себе он стоит $65. Также важно отметить, что данная модель изначально разрабатывалась не только и не столько для госзаказчиков. Она, по задумкам и надеждам создателей, должна приглянуться и обычным коммерческим потребителям, которые создают продукты для гражданского сектора.
Тест CoreMark
Перейдём непосредственно к тестам. Первый в очереди CoreMark — специализированный бенчмарк, который используется для оценки производительности процессоров и SoC встраиваемых систем. Собственно говоря, именно с анонса нового рекорда в CoreMark Imagination Technologies и начала рассказ о преимуществах ядра MIPS P5600 Warrior. Правда, речь шла об одиночном ядре, которое к тому же на тот момент существовало только в виде симуляции на FPGA и работало на частоте 20 МГц. Тогда речь шла о рекорде в значении CoreMark на мегагерц на ядро: 5,61, но в реальности стоит рассчитывать на значение около 5. Разработчики даже указывали на бо́льшую эффективность P5600 в сравнении с десктопными CPU Intel. Формально «Байкал-Т1» является лидером в пересчёте на мегагерц и мегагерц/ядро. На практике же для достижения производительности в абсолютных величинах производители не чураются экстенсивных методов, увеличивая частоты и число ядер.
| CoreMark | |||||||
| Модель | Архитектура | Частота, МГц | Ядра | CoreMark | CoreMark/МГц | CoreMark/ядро | CoreMark/МГц/ядро |
| ARM Cortex-A15 | ARM Cortex-A15 | 1700 | 2 | 15908,00 | 9,36 | 7954,00 | 4,68 |
| Samsung Exynos 4412 | ARM Cortex-A9 | 1400 | 4 | 15399,42 | 11,00 | 3849,86 | 2,75 |
| Baikal T-1 (3DNews, precomp) | MIPS P5600 | 1200 | 2 | 13052,51 | 10,88 | 6526,26 | 5,44 |
| Baikal T-1 (3DNews, опт.) | MIPS P5600 | 1200 | 2 | 13039,36 | 10,87 | 6519,68 | 5,43 |
| Baikal T-1 (оф. тест) | MIPS P5600 | 1200 | 2 | 12364,00 | 10,30 | 6182,00 | 5,15 |
| Intel Core 2 Duo T5500 | x86-64 | 1660 | 2 | 12095,88 | 7,29 | 6047,94 | 3,64 |
| Baikal T-1 (3DNews, б/опт.) | MIPS P5600 | 1200 | 2 | 11988,45 | 9,99 | 5994,23 | 5,00 |
| Nufront NuSmart 2816 | ARM Cortex-A9 | 2000 | 2 | 11661,19 | 5,83 | 5830,60 | 2,92 |
| AMD E350 | x86-64 | 1600 | 2 | 10987,00 | 6,87 | 5493,50 | 3,43 |
| TI Sitara AM57xx | ARM Cortex-A15 | 1500 | 2 | 10976,40 | 7,32 | 5488,20 | 3,66 |
| Intel Atom E3827 | x86-64 | 1743 | 2 | 10820,91 | 6,21 | 5410,46 | 3,10 |
| VIA Nano X2 L4350 | x86-64 | 1600 | 2 | 9104,01 | 5,69 | 4552,01 | 2,85 |
| TI OMAP4460 | ARM Cortex-A9 | 1200 | 2 | 6357,78 | 5,30 | 3178,89 | 2,65 |
| NVIDIA Tegra 2 | ARM Cortex-A9 | 1000 | 2 | 5866,39 | 5,87 | 2933,20 | 2,93 |
| Allwinner A20 | ARM Cortex-A7 | 1000 | 2 | 2086,23 | 2,09 | 1043,12 | 1,04 |
Увы, база результатов CoreMark собирается не слишком аккуратно, так что пришлось вручную подбирать тесты двухъядерных чипов, которые имели бы близкие к показателям «Байкала-Т1» частоты и явное указание на то, что в тесте используются два потока. Для сравнения был добавлен один четырёхъядерный образец, и это неслучайно. Вообще, ранжировать результаты можно сразу по нескольким критериям. Однако тут же появляется масса нюансов. Во-первых, решения и ARM, и MIPS лицензируются сторонним компаниям, так что реализация одного и того же дизайна может значительно различаться. Во-вторых, многое зависит от оптимизации и самого кода, и его сборки, и среды исполнения.
Для нашего базового теста использовался GCC 6.3 со следующими опциями: -O3 -DMULTITHREAD=2 -DUSE_PTHREAD -funroll-all-loops -fgcse-sm -fgcse-las -finline-limit=1000 -mhard-float -mtune=p5600. В тестах самих разработчиков использована в том числе и коммерческая среда Sourcery CodeBench. Здесь и далее в таблицах приняты следующие обозначения: «оф. тест» — для результатов, выложенных на сайте разработчиков; «precomp» — для запусков бинарных файлов бенчмарков, присланных создателями CPU; «б/опт.» — собственные сборки из исходных кодов с применением открытых средств и указанием ключей; «опт.» — кросс-компиляция силами SDK и коммерческих утилит по «рецептам» от разработчиков. При ручной оптимизации можно добиться лучших показателей, что очень хорошо заметно в таблице с результатами. Однако перед нами не стоит задача перебирать ключи и копаться в коде. А вот разработчикам софта для «Байкала-Т1» определённо придётся этим заниматься на регулярной основе.
Классические бенчмарки
Из того же документа можно взять и результаты классических бенчмарков «старой школы». Тест Stream для оценки пропускной способности памяти был собран для одного потока со следующими ключами: -mtune=p5600 -O2 -funroll-all-loops. Результат примерно вдвое меньше, чем теоретическая скорость работы RAM.
| Stream (1 поток), Мбайт/c | ||||
| Copy | Scale | Add | Triad | |
| Оф. тест | 3119,2 | 3109,9 | 2466,9 | 2467,7 |
| 3DNews, precomp | 3255,8 | 3287,9 | 2481,0 | 2503,1 |
| 3DNews, опт. | 3255,6 | 3290,2 | 2480,9 | 2503,1 |
| 3DNews, б/опт. | 3295,9 | 3284,4 | 2509,3 | 2485,8 |
Всё вышесказанное про CoreMark относится и к Dhrystone2 (целочисленные вычисления), который в базе был собран с минимумом ключей: -O3 -funroll-all-loops -mtune=p5600. Увы, как и в примерах выше, база измерений не блещет чистотой и аккуратностью. Для сравнения были взяты некоторые результаты для 32-битных вычислений с явным указанием на наличие оптимизаций. К сожалению, для них не указаны конкретные модели или хотя бы поколения CPU. Кроме того, дело осложняется наличием TurboBoost или аналогичных техник кратковременного (а тест этот как раз непродолжительный) увеличения базовой частоты процессора, что смазывает общую картину. Опять-таки в тесте повторяется ситуация с CoreMark — в пересчёте на мегагерц производительность у P5600 неплохая.
| Dhrystone 2 | ||||
| Модель | Архитектура | Частота, МГц | DMIPS | DMIPS/МГц |
| Intel Core i7 3930K (32-бит, разгон) | x86-64 | 4730 | 13877,00 | 2,93 |
| AMD Phenom II (32 бит) | x86-64 | 3000 | 6676,00 | 2,23 |
| Baikal-T1 (3DNews, precomp) | MIPS P5600 | 1200 | 4433,17 | 3,69 |
| Baikal-T1 (3DNews, опт.) | MIPS P5600 | 1200 | 4432,27 | 3,69 |
| Baikal-T1 (оф. тест) | MIPS P5600 | 1200 | 4398,00 | 3,67 |
| Intel Pentium 4 | x86 | 3066 | 4012,00 | 1,31 |
| AMD Athlon XP | x86 | 2080 | 3700,00 | 1,78 |
| Baikal-T1 (3DNews, б/опт.) | MIPS P5600 | 1200 | 3650,40 | 3,04 |
| Intel Atom x5-Z8300 (32-бит) | x86-64 | 1840 | 3044,00 | 1,65 |
| Broadcom BCM2837 (32-бит, Rpi 3) | ARM Cortex-A53 | 1200 | 2469,00 | 2,06 |
| Broadcom BCM2836 (32-бит, Rpi 2) | ARM Cortex-A7 | 900 | 1667,00 | 1,85 |
Но другие современные CPU повышают её и наращиванием частоты, и поддержкой 64-битных инструкций, и числом ядер заодно. В Whetstone всё то же самое, только разница от увеличения потоков и задействования векторных инструкций ещё разительнее. Ах да, для сборки всего этого добра пришлось слегка подкорректировать код, убрав несущественные вызовы на x86-ассемблере и проверки на наличие x86-расширений, которые нужны только лишь для идентификации CPU.
| Whetstone (32-бит, FP32) | ||||||
| Модель | Архитектура | Потоков | Частота, МГц | MWIPS | MWIPS/МГц | MWIPS/МГц/ядро |
| AMD Phenom X4 | x86-64 | 2 | 3000 | 5141,00 | 1,71 | 0,86 |
| Baikal-T1 (3DNews, б/опт.) | MIPS P5600 | 2 | 1200 | 1025,00 | 0,85 | 0,43 |
| Baikal-T1 (оф. тест) | MIPS P5600 | 2 | 1200 | 1213,00 | 1,01 | 0,51 |
| Baikal-T1 (3DNews, precomp) | MIPS P5600 | 2 | 1200 | 1226,00 | 1,02 | 0,51 |
| Baikal-T1 (3DNews, опт.) | MIPS P5600 | 2 | 1200 | 1227,00 | 1,02 | 0,51 |
| Intel Atom | x86-64 | 2 | 1600 | 1182,00 | 0,74 | 0,37 |
| Intel Core 2 Duo | x86-64 | 2 | 2400 | 4270,00 | 1,78 | 0,89 |
| Intel Core i7-4820K | x86-64 | 2 | 3900 | 7312,00 | 1,87 | 0,94 |
Для быстрой проверки работы гигабитных сетевых адаптеров использовалась утилита iperf 3.1.3, которая показала, что для односторонних подключений скорость совпадает с положенными 940 Мбит/с, а вот в дуплексе, увы, скорость была на уровне 1,2 Гбит/с. Разработчики объясняют это тем, что для получения полноценной производительности необходимо сделать небольшой тюнинг на программном уровне.
31.05.2018, ЧТ, 16:03, Мск, Текст: Денис Воейков
«Байкалы» начинают продаваться в рознице в голом виде - без «обвесов» в виде оценочных плат. За счет этого цена процессоров для покупателя снижается ровно в 10 раз.
Продажи «Байкалов» в чистом виде
Как стало известно CNews, российские процессоры «Байкал» впервые поступают в розничную продажу в качестве самостоятельных товарных единиц, а не в составе оценочных плат (одноплатных компьютеров). О появлении своей продукции в ассортименте магазинов электронных компонентов «Чип и дип» с 1 июня 2018 г. «в количествах, необходимых для прототипирования и производства тестовых образцов электроники» редакции сообщили в отечественной компании «Байкал электроникс» - разработчике «Байкалов».
К реализации был подготовлен первый и пока единственно серийно выпускаемый чип организации Baikal-T1 (новое официальное название - BE-T1000).
Розничная цена одного процессора составит 3990 руб. По сравнению с платами на «Байкалах» семейства БФК 3.1 (аббревиатура: блок функционального контроля), которые в середине апреля 2018 г. по 39,9 тыс. руб., чип в голом виде стоит ровно в 10 раз дешевле.
«Байкалы» стало возможным купить в рознице без нагрузки в виде плат
Разработчики добавляют, что ценовая политика в отношении оптовых партий определяется в индивидуальном порядке. Поставки продукции в этом случае осуществляются «Байкал электроникс» напрямую заказчику.
Качественно-ценовое позиционирование
На вопрос CNews, как с точки зрения сочетания предложенной цены и существующих характеристик процессора компания оценивает новое торговое предложение по сравнению с другими чипами на российском рынке, в «Байкал электроникс» ограничились формальным ответом. «Мы сделали очень выгодное ценовое предложение - в парадигме производительность/функциональность/энергопотребление у нашего продукта хорошие позиции», - отметили собеседники CNews.
Характеристики процессора
Baikal-T1 представляет собой так называемую систему на кристалле с размерами 25 на 25 мм и заявленным энергопотреблением менее 5 Вт. Она имеет два суперскалярных ядра P5600 MIPS 32 r5 с рабочей частотой 1,2 ГГц. Обладает кэшем L2 на 1 Мбайт и контроллером памяти DDR3-1600.
В чип присутствует один порт 10Gb Ethernet, два порта 1Gb Ethernet, контроллер PCIe Gen.3 х4, два порта SATA 3.0, USB 2.0.
Чипы производятся по технологическому процессу в 28 нанометров - непосредственно на фабрике тайваньской компании TSMC. Последнее обстоятельство определяет тот факт, что Baikal-T1 классифицируется Минпромторгом в качестве российской интегральной микросхемы второго уровня, а не первого, как это было в случае с местной фабрикой.
Завершение формирования процессорной экосистемы
Напомним, что в начале января 2018 г. - еще до начала поступления в продажу «Байкалов» в составе тестировочных плат - стало известно, что усилиями «Байкал электроникс» и факультета вычислительной математики и кибернетики (ВМК) МГУ имени М. В. Ломоносова на базе ЦОДа ВМК лаборатория отечественной электроники, доступ к которой открыт для всех заинтересованных лиц.
Используя ресурсы новой структуры, получившей название Лаборатория электроники «Байкал» (ЛЭБ), можно проводить оценку производительности центрального процессора и решений на его основе, а также отладку прикладного и системного ПО.
«Сейчас наша основная цель - снизить для разработчиков стоимость вхождения в проекты, - говорит директор департамента маркетинга и продаж «Байкал электроникс» Константин Щербаков. - Мы сделаем это за счет улучшения качества документации, создания набора ПО, актуализации и распространения указаний по применению (application notes) и эскизных проектов (reference designs)».
Щербаков уверен, что на данный момент с точки зрения экосистемы у его компании уже все готово для поддержки проектирования клиентами конечной продукции на «Байкалах»: от лаборатории на базе ВМК МГУ, до простой покупки процессора и отладочной платы для создания прототипов устройств.
Baikal-T1, тиражи выпусков, стоимость разработки, потребители
Baikal-T1 представляет собой процессор с архитектурой MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages), созданной в соответствии с концепцией RISC, то есть для процессоров с сокращенным набором команд.
Разработка процессора была завершена в конце 2014 г., и в декабре «Байкал электроникс» передал на фабрику TSMC так называемый GDS-код изделия для его выпуска. В мае 2015 г. компания о выходе инженерных образцов.
Тогда сообщалось, что разработка была реализована при поддержке Минпромторга с привлечением средств самого ведомства и федеральной целевой программы «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008-2015 гг.», а также инвестиций компаний «Т-нано» и «Т-платформы» (материнская структура «Байкал электроникс»). Конкретной суммы вложений в проект в «Байкал» тогда не раскрыл.
Далее образцы были вручную протестированы, и в «Байкале» убедились в их работоспособности. После этого компания в конце лета 2015 г. подала заявку в экспертный совет Фонда развития промышленности (ФРП) при Минпромторге на получение тематического займа для продолжения проекта - запуска серийного производства.
В октябре 2015 г. льготный займ на подготовку промышленного выпуска процессора был одобрен. При уровне собственных вложений компании в 288 млн руб. объем этого займа составил 500 млн руб. На эти деньги «Байкал» в декабре 2015 г. разместили заказ на TSMC. В сентябре 2016 г. свет увидела так называемая установочная партия примерно в 10 тыс. процессоров.
В марте 2017 г. в «Байкал электроникс» о скором выходе 100-тысячной промышленной партии. После этого компания заказывала и другие тиражи, но раскрывать информацию об их объемах пока не готова.
Основными потребителями Baikal-T1 выступают производители телекоммуникационного оборудования (роутеры, IP-телефоны, накопители данных и т. д), вычислительной техники, оборудования для встраиваемых систем (промышленная автоматика, терминалы, автомобильные системы и т. д.). Объем потребления процессоров на этих рынках, по оценкам «Байкал электроникс», растет в пределах 7-15% в год.
Разработчики отечественных процессоров «Байкал» провели их развернутое тестирование по ряду метрик. Одна из них выгодно демонстрирует сопоставимость характеристик российского изделия с продукцией мировых лидеров рынка.
Позитивный тест для «Байкала»
Отечественные процессоры «Байкал» по ряду параметров продемонстрировали показатели производительности, сопоставимые с продукцией признанных мировых лидеров отрасли.
В августе 2017 г. компания-разработчик «Байкал электроникс» провела полноценное тестирование быстродействия своего процессора Baikal-T1, работающего с тактовой частотой 1,2 ГГц. Для оценки его свойств применялась методика, предусматривающая возможность систематизации полученных результатов вне зависимости от типа процессорной микроархитектуры и используемой программной платформы.
Измерения проводились в шести приложениях, определяющих производительность как вычислительных модулей процессора, так и пропускную способность реализованных функциональных блоков: CoreMark, Dhrystone, Whetstone, Stream, IPERF, SPEC CPU2006.
Условия тестирования (источник: «Байкал электроникс»)
«Бенчмаркинг показал, что реальные показатели быстродействия процессора Baikal-Т1 превосходят оценочные характеристики для процессорных ядер MIPS P-класса, а те, в свою очередь очень выгодно смотрятся по сравнению архитектурой х86», — прокомментировал CNewsитоги теста представитель «Байкал электроникс» Андрей Малафеев. Из его пояснений можно было заключить, что речь идет об отношении производительности к энергопотреблению и производительности к площади кристалла.
Результаты тестирования Baikal-T1 (источник: «Байкал электроникс»)
При этом Малафеев отдает себе отчет в том, что Baikal-T1 архитектурно ориентирован в первую очередь на рынки коммуникационных решений и встроенных систем. Однако с точки зрения Малафеева, хорошая производительность позволяет использовать рассматриваемый Baikal-T1 как универсальный процессор «в обширной экосистеме, которая развивается уже более четверти века и имеет значительный потенциал на существующих и только возникающих рынках».
Условное сравнение
Как можно было понять из общения с Малафеевым, наибольшее значение его компания придает тесту на бенчмарке CoreMark (о его сравнении с другими метриками читайте ниже), который в большей степени ориентирован на процессоры для встраиваемых систем, хотя применяется и для других процессоров самого разного назначения.
На сайте кураторов теста Baikal-T1 официально на данный момент не представлен — «Байкал электроникс» еще не подавала в него полученные на ее тесты результаты.
Выборочное условное сравнение известных процессоров с Baikal-T1 на тесте CoreMark
Источник: CNews Analytics
* тестировался сервер на базе двух одноядерных процессоров
В этой связи CNews Analytics для наглядности отобрал результаты тестирования нескольких актуальных процессоров известных марок и указал среди них предполагаемое место Baikal-T1 (см. таблицу).
На чем тестировался «Байкал»
По словам Малафеева, приведенные шесть бенчмарков представляют собой наборы синтетических тестов с определенной смесью инструкций, характерной для тех или иных приложений.
«Традиционные бенчмарки Dhrystone и Whetstone предназначены для оценки производительности центрального процессора на вычислениях в целочисленной арифметике и арифметике с плавающей запятой соответственно, — говорит Малафеев. - Они универсальны, и могут быть написаны на разных языках программирования (например, первые версии Dhrystone и Whetstone, вышедшие в 1960-1970 годах прошлого века, были написаны еще на языках Fortran и Algol 60). В то же время, они могут использовать разные библиотеки и, будучи собраны разными компиляторами, дают существенно различающиеся исполнительные коды, что в определенной степени обесценивает полученные с их помощью оценки быстродействия. В какой-то мере эти недостатки преодолеваются стандартизацией некоторых скомпилированных кодов (имеются ввиду версии для DOS, OS/2, Windows)».
Бенчмарк CoreMark, по заверению эксперта, ориентирован на встраиваемые системы и включает такие функции как обработка списков, манипуляции с матрицами, реализация автомата состояний и вычисление контрольного кода CRC (Check Redundancy Code). Он написан на стандартном языке «Си», и в отличие от других бенчмарков не включает никаких дополнительных библиотек и выдает одинаковый результат.
«Эти преимущества делают данный бенчмарк все более популярным, и он постепенно вытесняет конкурентов, — говорит Малафеев. - Тем не менее, Dhrystone и Whetstone по-прежнему достаточно широко используются».
Тест Stream, говорит эксперт, представляет собой простую синтетическую тестовую программу, которая измеряет устойчивую пропускную способность памяти (в МБ/с) и соответствующую скорость вычислений для простых векторных ядер.
IPERF — это инструмент с открытым исходным кодом, который можно использовать для тестирования производительности сети. SPEC CPU2006 содержит два набора тестов: CINT2006 для измерения и сравнения вычислительной интенсивности целочисленной производительности и CFP2006 для измерения и сравнения вычислительной интенсивности с плавающей запятой.
Baikal-T1, тиражи выпусков, стоимость разработки, потребители
Baikal-T1 представляет собой процессор с архитектурой MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages), созданной в соответствии с концепцией RISC, то есть для процессоров с сокращенным набором команд.
Разработка процессора была завершена в конце 2014 г., и в декабре «Байкал электроникс» передал на фабрику TSMC так называемый RTL-код изделия для его выпуска. В мае 2015 г. компания объявила о выходе инженерных образцов.
Тогда сообщалось, что разработка была реализована при поддержке Минпромторга с привлечением средств самого ведомства и федеральной целевой программы «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008-2015 гг.», а также инвестиций компаний «Т-нано» и «Т-платформы» (материнская структура «Байкал электроникс»). Конкретной суммы вложений в проект в «Байкал» тогда не раскрыл.
Далее образцы были вручную протестированы, и в «Байкале» убедились в их работоспособности. После этого компания в конце лета 2015 г. подала заявку в экспертный совет Фонда развития промышленности (ФРП) при Минпромторге на получение тематического займа для продолжения проекта — запуска серийного производства.
В октябре 2015 г. льготный займ был одобрен. При уровне собственных вложений компании в 288 млн руб. объем этого займа составил 500 млн руб. На эти деньги «Байкал» в декабре 2015 г. разместили заказ на TSMC. В сентябре 2016 г. свет увидела так называемая установочная партия примерно в 10 тыс. процессоров.
В марте 2017 г. в «Байкал электроникс» объявили о скором выходе 100-тысячной промышленной партии.
Основными потребителями Baikal-T1 выступают производители телекоммуникационного оборудования (роутеры, IP-телефоны, накопители данных и т. д), вычислительной техники, оборудования для встраиваемых систем (промышленная автоматика, терминалы, автомобильные системы и т. д.). Объем потребления процессоров на этих рынках, по оценка ФРП, растет в пределах 7-15% в год.
На этой неделе компания «Т-Платформы» представила первый серийный ПК на базе российских процессоров «Байкал-Т1». Компьютер, выполненный в форм-факторе моноблока, получил название «Таволга терминал».
Процессор «Байкал-Т1» – гордость «Т-Платформы» – создан ее «дочкой», компанией «Байкал электроникс». Это промышленный чип с архитектурой MIPS32 R5 Warrior. У него два 32-битных ядра Р5600 с рабочей частотой до 1,2 ГГц, кэшем L2 1 МБ, контроллером памяти DDR3-1600. Строго говоря, в России разработан только чип, функциональные блоки процессорного ядра лицензированы у Imagination Technologies, а сам процессор произведен на мощностях компании TSMC.
Процессор «Байкал-Т1» – двухъядерный, на сайте производителя ПК его возможности не раскрываются. Прямыми конкурентами «Т-Платформы» называет чипы американской компании Broadcom серии Stratagx, а также компании Freescale серии QorIQ T1020. На основе этих микросхем создаются роутеры (в том числе и домашние), а также устройства промышленной автоматизации и тонкие клиенты. По производительности эти решения уступают компьютерам на базе процессоров Intel 5-6-летней давности.
Чип «Байкал-Т1» позиционируется как первый российский процессор, созданный на основе 28-нм технологического процесса. Флагманские смартфоны iPhone 6s и iPhone 6s Plus, в состав которых входит однокристальная платформа Apple A9, выпускаются двумя разными производителями Samsung и TSMC: в первом случае используется 14-нанометровая технология, во втором - 16-нанометровая. Вычислительная мощность Apple A9 настолько высока, что сравнима по быстродействию не только с устройствами в своем классе, но и гаджетами из другой категории, писал ранее AnandTech. По словам обозревателей, процессоры Apple последнего поколения дошли до такого уровня производительности, что способны составить конкуренцию линейке Intel Core M.
Предыдущее поколение iPhone, дебютировавшее в 2014 году, базируется на чипах Apple A8 и выпускается все той же TSMC по 20-нм техпроцессу. Еще более ранняя модель iPhone 5s создана на базе 28-нанометровых процессора Apple A7. И именно эта архитектура соответствует архитектуре процессоров «Байкал-Т1» из «Таволга терминал». При этом A7 является 64-битным чипом, а российский «аналог» оперирует 32-битными ядрами.
Кроме 2-ядерного процессора 21,5-дюймовый «Таволга терминал» включает графический адаптер SM750 с 16 МБ видеопамяти. Оперативной памяти у моноблока – от 2 до 8 ГБ, накопитель можно выбрать – либо 8 ГБ NAND Flash, либо 8 ГБ Disk-on-Chip SSD, либо 2.5” SATA SSD. Компьютер оборудован двумя портами Gigabit Ethernet, позволяющими работать с двумя разными сетями (например, внешней и внутренней) и четырьмя портами USB 2.0.
Первые крупные поставки моноблоков стоимостью 69 000 рублей запланированы на II квартал. В числе тех, на кого ориентирован компьютер «Таволга Терминал», названы Федеральные органы исполнительной власти России, государственные организации и корпоративные заказчики, предпочитающие отечественные решения и предъявляющие высокие требования к безопасности данных.
», в составе которой - вычислительная техника на основе процессора BE-T1000 («Байкал-Т1») и операционные системы «Альт» для серверов и рабочих станций. Начальный объем продаж планируется от 1 тысячи компьютеров в месяц; задача на ближайшие 2 года - увеличить его до 10 тысяч в месяц, сообщили TAdviser 25 февраля 2019 года в «Хамстер Роботикс». Подробнее .
2018
Процессоры BE-T1000 поступят в розничную продажу по цене 3990 рублей
АО «Байкал Электроникс», российская фаблесс-компания и производитель микропроцессоров, объявила в мае 2018 года о начале розничных продаж своей продукции в количествах, необходимых для прототипирования и производства тестовых образцов продукции. С 1 июня 2018 года в магазинах электронных компонентов «Чип и Дип » можно будет приобрести отечественные системы-на-кристалле BE-T1000 (кодовое наименование Baikal-T1). Розничная цена одного процессора составляет 3990 рублей.
Ценовая политика в отношении партий продукции для серийного производства определяется АО «Байкал Электроникс» в индивидуальном порядке. Поставки продукции в этом случае осуществляются АО «Байкал Электроникс» напрямую заказчику.
Система-на-кристалле BE-T1000 соответствует требованиям к промышленной продукции российского производства и классифицирована в качестве интегральной схемы второго уровня.
Процессоры «Байкал» начинают продаваться в рознице. Цена снижается в четыре раза
По сути БФК представляет собой одноплатный компьютер без графической подсистемы (специализированной видеокарты). При этом для визуального отображения информации плату можно подключить к внешнему монитору - видео станет обрабатываться самим центральным процессором.
В компании поясняют, что раньше эти платы с процессорами «Байкал» были доступны только для юридических лиц, а их цена составляла примерно 200 тыс. руб. Теперь БФК 3.1 в рознице будут продаваться по цене в пределах 50 тыс. руб., хотя эта сумма может скорректироваться примерно на 5 тыс. руб. в зависимости от принятой системы налогооблажения.
Желающие протестировать возможности «Байкалов» до их приобретения теперь могут сделать это бесплатно. 11 января стало известно о том, что усилиями «Байкал электроникс» и факультета вычислительной математики и кибернетики (ВМК) МГУ имени М. В. Ломоносова на базе ЦОДа ВМК начала работу лаборатория отечественной электроники, доступ к которой открыт для всех заинтересованных лиц.
Используя ресурсы лаборатории, получившей название Лаборатория электроники «Байкал» (ЛЭБ),можно проводить оценку производительности центрального процессора и решений на его основе, а также отладку прикладного и системного ПО.
2017
«МойОфис» появится на «Таволга терминале»
Десктопная версия пакета офисных программ «Мой офис » будет поддерживаться рабочими станциями «Таволга терминал », созданными на базе российских процессоров «Байкал-Т1 ». Компания «Новые облачные технологии », разработчик пакета «Мой офис», и компания «Т-Платформы », создавшая «Таволга терминал», заключили соответствующее соглашение о технологическом партнерстве.
Пакет «МойОфис Стандартный», способный работать на «Таволга терминале», начнет распространяться через партнерскую сеть «Мой офис» с начала 2018 г. Пакет дает возможность создавать и редактировать документы, таблицы, презентации, а также управлять почтой. Он позволяет работать с популярными форматами файлов вроде DOCX, XLSX и PPTX. Совместим с различными ОС , включая Windows и Linux .
Крупносерийное производство
| Высочайшая квалификация наших специалистов и поддержка партнёров позволила нам в соответствии с запланированным графиком выполнить проект запуска промышленного производства процессора Baikal-Т1, позволяющего создавать энергоэффективные современные решения для вычислительной техники и встроенных систем. Мы видим, что Baikal-Т1 востребован не только на российском рынке, но и за рубежом, так что достижение заявленных объёмов – вопрос времени и продуктивного взаимодействия с разработчиками конечных потребительских устройств, ODM-производителями и OEM-поставщиками. |
2016: Процессор "Байкал" официально стал первой российской микросхемой
В конце ноября 2016 года микропроцессор Baikal-T1 получил статус интегральной схемы отечественного производства. Его разработчик – компания АО «Байкал Электроникс » получила официальное заключение Минпромторга, в котором говорится, что процессор соответствует требованиям к российской промышленной продукции.
По данным компании, другие российские производители микросхем (например, «Микрон» или МЦСТ, выпускающий процессор «Эльбрус») такой статус пока не оформили. В "Микроне" TAdviser сообщили, что компания подала документы в Минпромторг, но решения пока нет.
«Байкал Электроникс» начала регистрировать микросхему как российскую разработку вскоре после ее выпуска весной 2015 года. В компании не скрывают, что сам процессор производится на заводе в Тайване, но отмечают, что основная часть работы делается в России .
Правительством прописана процедура для того, чтобы признать или не признать микросхему российской. Этот вопрос регулируется несколькими постановлениями правительства РФ, в частности №719 от 17 июля 2015 года «О критериях отнесения промышленной продукции, не имеющей аналогов, произведённых в Российской Федерации», и приказом Минпромторга РФ от 12 ноября 2015 года № 3568.
Объем заказа около 100 тыс. единиц. Сведения о покупателях не публиковались, но по словам Андрея Малафеева , представителя «Байкал Электроникс », среди заказчиков более 100 фирм, около 20 из которых - зарубежные, в том числе разработчик решений в области автоматизации «Акситех », тайваньский производитель встраиваемых компьютеров Lanner и другие.
Выпуск инженерных образцов
26 мая 2015 года ОАО «Байкал Электроникс» объявила о выпуске инженерных образцов многоядерного процессора Baikal-Т1, ориентированного на использование в широком спектре промышленных и потребительских устройств на рынках коммуникационных решений, промышленной автоматики и встроенных систем.
Характеристики Baikal-Т1:
- 2 суперскалярных ядра P5600 MIPS 32 r5
- Рабочая частота 1,2 ГГц
- Кэш L2 1 Мбайт
- Контроллер памяти DDR3-1600
Интегрированные интерфейсы:
- 1 порт 10Gb Ethernet
- 2 порта 1Gb Ethernet
- контроллер PCIe Gen.3 х4
- 2 порта SATA 3.0
- Энергопотребление < 5 Вт
- Технологический процесс 28 нм
- Корпус 25х25 мм.
Процессор Baikal-Т1, 2015
Григорий Хренов , технический директор «Байкал Электроникс », отметил: «Без преувеличения появление Baikal-Т1 – это серьезная веха для российской микроэлектронной отрасли. Наши специалисты создали не просто процессор, а первую отечественную систему на кристалле с большим набором современных высокоскоростных интерфейсов. Важно отметить, что это также первая в мире реализация новейшей версии ядра Warrior P-class P5600 популярной процессорной архитектуры MIPS, ориентированной на рынки коммуникационных решений и встроенных систем. Это позволяет Baikal-T1 занять место в обширной экосистеме, которая развивается уже более 30 лет и имеет значительный потенциал на растущих рынках. Еще одной отличительной чертой системы является возможность создавать на ее базе решения с пассивным охлаждением. Baikal-Т1 – отечественная разработка, все блоки которой, в том числе лицензионные, есть в исходных кодах, что является гарантией высокого уровня безопасности продукта».
«Наши акционеры поставили перед нами амбициозную цель – разрабатывать только конкурентоспособные продукты – и мы двигались к её реализации: собрали профессиональную команду инженеров, добились лицензирования наиболее современных IP и средств разработки, заключили соглашение с ведущей фабрикой об использовании технологического процесса 28 нм. Мы выполнили все стадии маршрута разработки – от создания архитектуры системы на кристалле до топологического синтеза и верификации, – и сегодня представляем результат нашей интенсивной работы – инженерные образцы нашего первого продукта», - заявила Светлана Легостаева , генеральный директор «
