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雷锋网按:在大家的印象中,苏联 / 俄罗斯的电子产品一向以 “傻大黑粗” 著称于世,而且在军用设备中往往还存在电子管和晶体管并存的情况。在苏联解体后,来自俄罗斯的处理器就比较罕见了。日前,俄罗斯贝加尔电子公司正式启动了贝加尔 - T1 芯片大批量产,产量规模为 10 万个。那么,这款芯片到底有多少俄罗斯血统?性能到底怎么样?俄罗斯为何要开发这样一款芯片呢?
贝加尔 - T1 到底有多少俄罗斯血统
其实,早在 2014 年的 TSMC2014 技术研讨会上,俄罗斯电子工程师们就展示了贝加尔 - T1。贝加尔 - T1 于 2014 年底完成了研发工作,2015 年年中成功流片,在制成样片后,该项目得到了俄罗斯工业和贸易部以及《2008-2015 年电子元器件和广播电子发展规划》联邦专项规划的支持,之后贝加尔电子公司向俄罗斯工业和贸易部下属工业发展基金会专家委员会递交了专项贷款的申请。在获得工业发展基金的贷款之后,Baikal-T1 开始小批量生产,直到最近,俄罗斯贝加尔电子公司大批量产贝加尔 - T1 芯片。
那么,贝加尔 - T1 这款芯片到底有多少俄罗斯血统呢?
贝加尔 - T1 集成了两个 MIPS P5600 CPU 核,以及 DDR3、SATA 6Gbps、PCI-E 3.0、10Gb/1Gb 以太网等模块,本质上来说,贝加尔 - T1 其实是一款 SoC。贝加尔 - T1 的主频为 1.2 GHz,采用了台积电 28nm 制造工艺,功耗约为 5W,封装为 25 x 25mm。
MIPS P5600 CPU 核是英国 Imagination 公司(就是苹果 GPU 核的供应商,前段时间被苹果一个 2 年后停用 PowerVR 系列 GPU 坑的股价暴跌 69% 的那家公司)收购 MIPS 公司之后,在 2013 年发布的勇士系列的 CPU IP 内核,这也是 Imagination 收购了 MIPS 之后的第一款产品。
由此可见,贝加尔 - T1 其实和国内华为海思、展讯、全志、瑞芯微等 ARM 阵营 IC 设计公司类似,都是购买 IP 做集成的产物。无非是华为海思、展讯、全志、瑞芯微从 ARM 那里购买 IP 授权,而贝加尔 - T1 从 Imagination/MIPS 公司那里购买 IP 授权。
因此,贝加尔 - T1 其实是买 IP 做集成,其核心微结构是购买自 MIPS 的,贝加尔电子公司做的仅仅是将各种 IP 集成起来。诚然,将各种 IP 集成起来也比较考验 IP 集成能力,以及物理设计能力。但由于设计 CPU 的过程中 80% 的功夫都花在研发 CPU 核上,而且在 CPU 安全性上主要也有赖于 CPU 核是否安全可控。
总之,在安全性和自主性上,俄罗斯贝加尔 - T1 都是存在一些瑕疵的。本质上说,贝加尔 - T1 是一款集成了 MIPS P5600 CPU 核,以及以及 DDR3、SATA 6Gbps、PCI-E 3.0 等模块,由贝加尔电子公司做集成,由台积电代工的一款 SoC,其中的俄罗斯血统,恐怕也只有一系列集成工作了。
贝加尔 - T1 性能到底如何
由于贝加尔 - T1 集成的是 MIPS P5600,要想探求其性能,就必须分析 MIPS P5600 的性能。
根据媒体报道:
P5600 是以 MIPS 架构 Release 5 为基础的 32 位 CPU,并包含多项独特特性:
快速 128 位 SIMD 引擎:可加速多媒体处理与其他的矩阵型运算。
完整的硬件虚拟化技术:可支持多个完全独立、且平行运行的客户端操作系统。
增强的安全性:针对消费类与企业应用,此特性包含可在单一 CPU 上支持多重 TEE(可信运行环境)的能力。
同类最佳的先进分支预测机制、可获得最佳性能的 TLB 分页表(page table)高速硬件、可为内存密集数据移动惯例增加 2 倍性能的指令绑定(instruction bonding)。
增强虚拟寻址(EVA):更灵活地使用虚拟地址空间,能轻松、有效地使用内存;延伸实体寻址(XPA)可完全利用最高达 1TB 的内存容量(40 位)。
不过,上述报道没有太多真正有用的信息,笔者并没有找到能够准确描述 MIPS P5600 性能的资料,而比较权威的 SPEC2000/2006 这类测试成绩也是音讯全无。
目前,唯一可以作为参考的是贝加尔 - T1 集成了双核 P5600,具有 1.2G 主频,而 MIPS P5600 是一款 32 位 CPU,具有超标量、乱序的设计,共享 1M 二级缓存,单核心 3.5DMIPS/Mhz。不过,3.5DMIPS/Mhz 的数据只反应 P5600 的流水线效率,并没有反映访存的能力,而访存能力恰恰是影响到性能的关键因素。
考虑到 ARM Cortex A15 单核心大约也是 3.5DMIPS/Mhz,而且贝加尔 - T1 只有 5W 的功耗,因而贝加尔 - T1 显然是一款嵌入式 CPU,而并非高性能 CPU。加上从贝加尔电子公布的消息:贝加尔 - T1 芯片的主要用户是电信设备生产商(路由器、IP 电话、数据存储)、计算机设备、嵌入式系统设备(工业自动化、终端、车载系统等)。
从这些使用范围来看,贝加尔 - T1 不会是桌面级的 CPU——即便是 T-Platforms 推出的搭载贝加尔 - T1 芯片的 Tavolga Terminal TB-T22BT,其实也是一台瘦客户端。
综合看来,贝加尔 - T1 是一款性能有限的嵌入式产品,CPU 的性能比较有限。
俄罗斯为何选择 MIPS
虽然如今俄罗斯的电子工业衰退的非常厉害,但在苏联时期还是颇为可圈可点的。在独立的电子元器件方面,苏联的技术不比西方差,即使局部有差距,差距最多不过 5 年。
真正导致当今俄罗斯电子工业一蹶不振的原因是苏联解体。
在苏联的经济布局之初,斯大林为了加强各个加盟国的联系,就结合各地实际情况,把产业布局按照上下游关系分配到各个加盟国,比如原材料产地为俄罗斯、初加工为乌克兰,深加工在白俄罗斯,整机产品则回俄罗斯组装制造。当然,这仅仅是举例子。
历史上,由于拉脱维亚具有较好的经济水平,苏联在 1959 年于拉脱维亚成立了里加半导体工厂。而乌克兰除了拥有黑海造船厂、安东诺夫设计局、南方设计局等之外,还是苏联的电子信息工业基地,苏联的半导体工业和微电子工业基地则布局在白俄罗斯。
而随着苏联解体,直接导致苏联时代的完整的工业体系破碎化。加上俄罗斯寡头和西方国家用非战争的方式洗劫了苏联人民的财产,导致原苏联各加盟国军工领域许多专家、教授失业,大量一流的工程师陷入赤贫。
恰逢此时,美国、西欧和日本、韩国不遗余力的从苏联挖掘人才。中国也搞了双引工程,由时任国务院总理李鹏主抓:这是一批穷十年之力都无法培养出来的优秀人才,对中国而言是千载难逢的好机会,一定不能错过。
不过,由于当时中国国力有限,最大的受益者自然是美国。美国从苏联挖走了不少出色的架构师,不过由于大家都懂的原因,这些人在美国更多的是在给美国工程师打下手,比如彼得希洛科夫,他是超标量之父,在英特尔期间提出了 simd 的概念,参与 p3 的核显设计和英特尔 3d 工艺的预设。
正是因为苏联解体之后造成的人才断档,使得俄罗斯已经没有能力自己搞一套指令集和 CPU,并开发一整套软件生态与 Wintel 分庭抗礼。
这时候,俄罗斯只有几个选择,ARM、MIPS、risc-v、SPARC。
SPARC 是 SUN 的遗产,但生态实在是不行,国内飞腾开发过 SPARC,最后也不得不转投 ARM,因此 SPARC 不会在俄罗斯贝加尔电子的选择范围里。
risc-v 出现的比较迟,而且还不够完善不够成熟,因此没能入俄罗斯贝加尔电子法眼也是情理之中。
ARM 在商业上是比较开放的,但在技术上却收的很紧,而且指令集授权也比较少,加上政治原因,俄罗斯公司获得 ARM 指令集授权开发自己的 CPU 核的可能性非常小,而俄罗斯显然是有理想的,要走独立自主的道路,不可能永远买 ARM 的 IP 做集成。
那么剩下的选择就只有 MIPS 了,首先 MIPS 比较学院派,指令集授权比较容易,而且客户可以自由添加指令,这就使以 MIPS 为基础添加指令集,并最终形成自己的指令集提供了可能性(国内龙芯也是这样做的,在 MIPS 基础上添加了上千条指令集,形成了 LoongISA)。其次,MIPS 授权费要比 ARM 便宜太多。最后,MIPS 的跟新很慢,相对于 ARM 堪称神速的进步的速度——ARM64 的 Cortex a53/57,a72,a73;ARM32 的 Cortex a7/a15,a12,a17。MIPS 的更新近乎是龟速,这就给俄罗斯贝加尔电子反客为主的机会。
虽然贝加尔 - T1 是买 IP 做集成,但不排除之后贝加尔电子会走上和龙芯一样自己添加指令集,自主设计的道路。