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?

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。

20160630000123