La nuova CPU RISC-V vanta prestazioni da record per watt

0
19

Il nuovo prototipo di CPU di Micro Magic è visto qui in esecuzione su una scheda Odroid.

Micro Magic Inc., una piccola società di progettazione elettronica a Sunnyvale, California, ha prodotto un prototipo di CPU che è molte volte più efficiente dei concorrenti leader a livello mondiale, pur mantenendo prestazioni ragionevoli.

Abbiamo notato per la prima volta le affermazioni di Micro Magic all'inizio di questa settimana, quando EE Times ha riferito del nuovo prototipo di CPU dell'azienda, che sembra essere la CPU RISC-V più veloce al mondo. Il consulente di Micro Magic Andy Huang ha affermato che la CPU potrebbe produrre 13.000 CoreMark (ne parleremo più avanti) a 5GHz e 1,1V mentre emette anche 11.000 CoreMark a 4,25GHz, il tutto consumando solo 200mW. Huang ha dimostrato la CPU, in esecuzione su una scheda Odroid, a EE Times a 4,327 GHz / 0,8 V e 5,19 GHz / 1,1 V.

Più tardi nella stessa settimana, Micro Magic ha annunciato che la stessa CPU potrebbe produrre oltre 8.000 CoreMark a 3GHz consumando solo 69mW di potenza.

OK, ma cos'è un CoreMark?

Parte della difficoltà nel valutare l'affermazione di Micro Magic per la sua nuova CPU sta nel capire cos'è un CoreMark e quanti di essi sono necessari per realizzare una CPU veloce. È uno strumento di benchmarking della CPU deliberatamente semplificato rilasciato dall'Embedded Microprocessor Benchmark Consortium, inteso per essere il più possibile neutrale rispetto alla piattaforma e semplice da costruire e utilizzare. CoreMark si concentra esclusivamente sulle funzioni principali della pipeline di una CPU, comprese le operazioni di base di lettura / scrittura, numero intero e controllo. Ciò evita specificamente la maggior parte degli effetti delle differenze di sistema in memoria, I / O e così via.

L'Embedded Microprocessor Benchmark Consortium (EMBC) è un gruppo con un'ampia rappresentanza nel settore: Intel, Texas Instruments, ARM, Realtek e Nokia sono alcuni dei suoi membri più importanti e facilmente riconoscibili.

Ora che abbiamo capito tutto ciò, il passo successivo per valutare meglio le affermazioni di Micro Magic è stato quello di eseguire alcuni nostri benchmark CoreMark. Tutto quello che dovevamo fare qui era clonare il suo repository GitHub, quindi emettere un comando make, facoltativamente, con argomenti XCFLAGS = "- DMULTITHREAD = 8 -DUSE_FORK = 1" se vogliamo testare su più thread / core contemporaneamente.

Ho ancora un Apple M1 Mac Mini a portata di mano, così come un Acer Swift 3 alimentato da Ryzen 7 4700U, quindi quelli erano i miei sistemi di prova per il confronto. Ottenere i punteggi grezzi delle prestazioni è stato considerevolmente più facile che ottenere letture di potenza veramente comparabili. Sul sistema Linux alimentato da Ryzen, ho usato il turbostato di utilità per ottenere letture di potenza sia Core che Package durante l'esecuzione dei test.

Non ho accesso a nulla di così fine come il turbostato per l'Apple M1, quindi per quella piattaforma ho preso l'alimentazione dell'intero sistema al muro e ho semplicemente sottratto la lettura a desktop inattivo dalla lettura sostenuta durante il test . Questo è estremamente rozzo, e avverto i lettori di non fare troppo affidamento sul confronto dell'efficienza della M1 con quella di Swift 3 solo su questi numeri, ma è abbastanza buono per avere una prospettiva sulla pretesa di Micro Magic per il suo nuovo RISC-V (pronunciato "rischio cinque ") CPU.

Annuncio pubblicitario

Avanti alle prove!

  • Le prestazioni per watt sulla nuova CPU di Micro Magic sono sbalorditive rispetto ai sistemi tipici. (Vale la pena notare che non avevamo modo di eseguire CoreMark solo sui core Icestorm più lenti e meno affamati di batteria della M1.)

    Jim Salter

  • La CPU RISC-V di Micro Magic offre circa 1/4 delle prestazioni grezze di un singolo core Apple M1 Firestorm alla sua velocità di clock di 3GHz iper-efficiente.

    Jim Salter

  • Se hai accesso a un sistema Linux, è abbastanza facile scaricare, compilare ed eseguire CoreMark da solo.

    Jim Salter

La CPU Micro Magic è, per il momento, single-core e single-threaded, anche se Huang afferma che potrebbe essere "facilmente" costruita come una parte a 25 core. Micro Magic ha fornito cifre, e in un caso uno screenshot, per le prestazioni a 3 GHz, 4,25 GHz e 5 GHz. Alla massima efficienza energetica della frequenza di clock di 3GHz, la CPU Micro Magic ottiene circa un quarto dei CoreMark del Ryzen 4700u o dell'Apple M1. Con il clock a 5 GHz con le massime prestazioni, gestisce poco più di un terzo delle loro prestazioni.

Questo è sufficiente per farci sapere che il chip Micro Magic nella sua forma attuale non è un concorrente di livello mondiale per le tradizionali CPU ARM e x86 nelle applicazioni per telefoni o laptop, ma è molto più vicino a loro rispetto alle precedenti implementazioni RISC-V . Alla velocità di clock di 3GHz ad alta efficienza energetica, la CPU Micro Magic è quasi tre volte più veloce, ad esempio, della CPU Freedom U540 di SiFive che esegue single-threaded. A 5 GHz, supera tutti e quattro i core di SiFive.

Ingrandisci / Possiamo vedere la CPU Micro Magic sulla scheda Odroid qui, segnando 8.200 iterazioni / sec in 10 secondi. Il multimetro collegato alla scheda sta leggendo 69 mW — secondo Micro Magic, questa è una misura presa durante la corsa, non al minimo dopo.

Con circa un quarto delle prestazioni dei processori mobili x86 e ARM leader a livello mondiale, la CPU Micro Magic non suona ancora molto. Ma quando teniamo conto dell'efficienza energetica, le cose diventano pazze. Ho dato ai miei processori Ryzen e Apple il vantaggio di ogni possibile dubbio durante la generazione dei grafici sopra: ho usato la potenza del core (non la potenza totale del pacchetto) sul Ryzen 4700U ed ho eseguito i test con il desktop Gnome3 spento. Per l'Apple, avevo accesso solo al consumo di energia dell'intero sistema, quindi ho sottratto il consumo di energia "desktop inattivo" dal consumo di energia "in prova".

Ho testato le CPU Apple e AMD sia a thread singolo che multithread durante il controllo dell'efficienza energetica. Non sorprende che entrambe le parti abbiano prodotto maggiori prestazioni per watt se esercitate con un thread di lavoro per ogni thread CPU disponibile. Niente di tutto questo ha intaccato il vantaggio dominante del Micro Magic in termini di efficienza energetica.

A 4,25 GHz, Micro Magic può svolgere lo stesso carico di lavoro del Ryzen 4700U con meno di un terzo della potenza richiesta. A 3GHz, quella cifra precipita a meno di un ottavo della potenza richiesta.

Per cosa è buono?

Il sistema operativo Linux supporta già l'architettura RISC-V, quindi per i controller headless o quasi headless che devono semplicemente fornire prestazioni decenti abbinate a un'estrema efficienza energetica, la nuova CPU di Micro Magic è probabilmente la maggior parte del modo. Le cose si complicano notevolmente una volta che si inizia a parlare di interi sistemi consumer-friendly, ovviamente. Anche a parte considerazioni hardware come GPU e modem LTE, è probabile che la creazione di un intero telefono Android basato su un'architettura non ARM sia un'impresa molto più grande.

Annuncio pubblicitario

Detto questo, vale la pena sottolineare che, se diamo per scontati i numeri di Micro Magic, stanno già battendo le prestazioni di alcune solide CPU per telefoni cellulari. Anche con la sua frequenza di clock di 3GHz, la prima in termini di efficienza, la CPU Micro Magic ha superato un Qualcomm Snapdragon 820. Lo Snapdragon 820 non è più di classe mondiale, ma non è nemmeno un po 'sciatto: era il processore nella versione americana del Samsung Galaxy S7.

Se utilizziamo il punteggio single-core pubblicato dall'EMBC per Snapdragon 820 insieme al risultato del test di potenza della CPU single-core di Anandtech, otteniamo circa 16.000 CoreMark per watt. È il triplo dell'efficienza del Ryzen 4700u con single-threaded e un po 'meglio della pari quando il Ryzen esegue un carico di lavoro multithread in modo ottimale.

In altre parole, il prototipo di CPU di Micro Magic è sia significativamente più veloce che tremendamente più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a una CPU per smartphone ragionevolmente moderna e ancora molto capace.

Conclusioni

Tutto ciò sembra molto eccitante: il nuovo prototipo di Micro Magic offre solide prestazioni di livello per smartphone a una frazione del budget energetico, utilizzando un set di istruzioni su cui Linux gira già in modo nativo. Meglio ancora, la società in sé non è un'incognita.

Micro Magic è stata originariamente fondata nel 1995 ed è stata acquistata da Juniper Networks per $ 260 milioni. Nel 2004 è rinato con il suo nome originale dai fondatori originali, Mark Santoro e Lee Tavrow, che originariamente lavoravano per Sun e guidavano il team che ha sviluppato il microprocessore SPARC a 300MHz.

Micro Magic intende offrire il suo nuovo design RISC-V ai clienti che utilizzano un modello di licenza IP. La semplicità del design – RISC-V richiede circa un decimo dei codici operativi rispetto alla moderna architettura ARM – semplifica ulteriormente le preoccupazioni di produzione, poiché i progetti di CPU RISC-V possono essere costruiti in corse shuttle, condividendo lo spazio su un wafer con altri progetti.

Detto questo, sarebbe un'impresa enorme portare, ad esempio, un intero ecosistema di smartphone, come Android commerciale, su una nuova architettura. Oltre a costruire il sistema operativo stesso, non solo il kernel, ma i driver per tutto l'hardware dalla GPU al Wi-Fi al modem LTE e altro ancora, gli sviluppatori di app di terze parti dovrebbero ricompilare anche le proprie applicazioni per la nuova architettura .

Stiamo ancora prendendo una discreta quantità di affermazioni di Micro Magic al valore nominale. Sebbene abbiamo visto uno screenshot di un punteggio CoreMark di 8.200 e abbiamo visto una lettura di potenza di 69 mW, non è del tutto chiaro che la lettura di potenza fosse rappresentativa dell'intera esecuzione del benchmark.

Tuttavia, questo è uno sviluppo entusiasmante. Non solo il nuovo design sembra funzionare bene mentre batte massicciamente record di efficienza, ma lo fa con un design molto più ideologicamente aperto rispetto ai suoi concorrenti. RISC-V ISA, a differenza di x86, ARM e persino MIPS, è aperto e fornito con licenze esenti da royalty.

LASCIA UN COMMENTO

Per favore inserisci il tuo commento!
Per favore inserisci il tuo nome qui