Экспериментальный российский процессор НИИСИ РАН, чьей сферой применения заявлены серверы, планшеты, моноблоки, маршрутизаторы и контроллеры нефтегазового оборудования, показал на тестах, что готов заменить своих зарубежных предшественников.
Сравнение российского и зарубежного чипов
НИИ системных исследований Российской академии наук (НИИСИ РАН) сравнил разработанный в его стенах экспериментальный процессор с двумя актуальными для себя зарубежными аналогами и, как можно судить по официальному заключению, пришел к выводу об их значительной схожести в части производительности.
В тесте участвовал выпущенный в 2016 г. процессор института 1890ВМ8Я с оригинальной архитектурой «Комдив 64», которую в НИИ называют MIPS-совместимой. Конкуренцию ему составили два чипа из США с обычной архитектурой MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages), созданной в соответствии с концепцией RISC, то есть для процессоров с сокращенным набором команд. Одним из них стал выпущенный в 2001 г. PMC-Sierra RM7000. Вторым — анонсированный в 2011 г. NetLogic Microsystems XLP316.
В разговоре с CNews заведующий отделом сопровождения разработок НИИСИ РАН Сергей Сидоров объяснил такой выбор соперников желанием протестировать ту линейку чипов, которая используется в продукции института. «RM7000 применялся и применяется в серийных изделиях, и 1890ВМ8Я должен его заменить. Очевидно, в первую очередь интересно, каков будет результат, — говорит он. — XLP316 наиболее близок по архитектуре к 1890ВМ8Я, и использовался в качестве прототипа в некоторых макетных изделиях, поэтому его выбор также очевиден».
Тестирование и его результаты
Как сообщили авторы исследования в статье для международного журнала «Программные продукты и системы», для оценки производительности чипов использовались языки программирования C и Assembler. С их помощью была выстроена методика тестирования, включающая в себя три последовательных этапа.
«На первом этапе измеряется время выполнения отдельных процессорных инструкций при условии, что эти инструкции и необходимые для их работы данные лежат в кэш-памяти первого уровня. Инструкции делятся на несколько групп, — пишут Н. Байков и А. Годунов. — На втором этапе измеряется эффективность работы со структурой кэш-памяти первого и второго уровней. На третьем сравниваются полученные измерения с теоретическими оценками, построенными на основе результатов первых двух этапов. Для этого используются синтетические тесты производительности».
Итоги тестирования российского процессора 1890ВМ8Я (4 столбец)
с американскими PMC-Sierra RM7000 и NetLogic Microsystems XLP316 (2 и 3 столбцы)
С точки зрения авторов исследования, проведенные измерения показали, что среди изученных процессоров невозможно однозначно выбрать лидера по производительности — при определенных условиях каждый из них может показать лучшие результаты, чем два других.
«Например, вычислительные задачи с небольшой долей обращений к памяти быстрее всего выполняются на процессоре ВМ8, — отмечают авторы. — Для копирования больших объемов данных, напротив, лучше всего подходит процессор XLP, на котором большая длительность загрузки строк в кэш-память компенсируется увеличением их размера и их одновременной загрузкой». С подробностями методики и полными результатами тестирования можно ознакомиться по оригиналу статьи Байкова и Годунова.
Некоторые факты о 1890ВМ8Я
Как можно заключить из материалов, размещенных на сайте НИИСИ РАН, рассматриваемый российский чип является одним из двух последних созданных в институте процессоров общего промышленного назначения. При этом он наиболее универсален в отношении сферы применения, в качестве которой заявлены серверы, планшеты, моноблоки, маршрутизаторы и контроллеры нефтегазового оборудования.
«Военный» компьютер «Восход» на базе процессора 1890ВМ8Я
В сентябре 2016 г. «Объединенная приборостроительная корпорация» (ОПК, входит в госкорпорацию «Ростех») объявила о создании на основе процессора 1890ВМ8Я армейского защищенного компьютера «Восход» для эксплуатации в экстремальных условиях, в том числе в арктическом климате.
1890ВМ8Я представляет собой 2-ядерный 64-разрядный суперскалярный микропроцессор с отечественной архитектурой «Комдив 64» со встроенными системным и периферийными контроллерами, кэш-памятью второго уровня и дополнительными функциями для цифровой обработки сигналов. Он производится по технологии 65 нм и выпускается на фабрике TSMC на Тайване.
Среди его основных характеристик заявлены поддержка 32-разрядного режима выполнения инструкций и режима адресации, наличие сопроцессора вещественной арифметики и специализированного векторного сопроцессора, кэш-память второго уровня размером 512 Кбайт (4 секции), 128-разрядная внутренняя шина, 7-ступенчатый суперскалярный конвейер с предвыборкой инструкций и возможностью выполнения двух команд за такт, считывание до четырех команд за один такт.
Микросхема содержит два контроллера динамической памяти DDR2/DDR3 400/800МГц, два контроллера интерфейсов RapidIO, встроенный коммутатор RapidIO на четыре последовательных и один параллельный каналы, контроллер PCI 33/66 МГц, контроллер последовательных портов RS232 (два порта), два контроллера Ethernet 1000/100/10, контроллер SATA 3.0 с двумя каналами, host-контроллер USB 2.0 с двумя каналами, контроллер SPI (четыре устройства), контроллер I2C, 16 разовых команд, контроллер прерываний, пять таймеров, контроллер внутрисхемной отладки EJTAG, корпус flip-chip BGA 1294 вывода.
