Спецпроекты

Российский «нефтегазовый» процессор оказался готов заменить своих конкурентов из США

Интеграция Внедрения Электроника Техника
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.



Взгляд месяца

Цифровизация электросетей реализуется преимущественно на отечественных технологиях

Игорь Маковский

генеральный директор «Россети Центр»

Стратегия месяца

Кто будет управлять облачной частью бизнеса?

Неудивительно, что популярность гибридной модели стремительно растет.