Zen mimarisi! Yerli Haiguang x86 CPU ölçüldü: küçülmüş olmasına rağmen, büyük önem taşıyor
Son yıllarda, yerel CPU işlemcileri büyük bir hızla ilerledi ve x86 mimarisinden Zhaoxin ve Haiguang, MIPS mimarisinden Loongson ve Ingenics, ARM mimarisinden Feiteng ve Kunpeng, Alpha mimarisi Shenwei ve RISC-V gibi farklı mimarilerde gelişti. Ali Xuantie'nin Mimarisi vb.
onların arasında, Hygon (Hygon) çok özel bir varlıktır, çünkü aslında AMD'den resmi yetkilendirme almıştır (bunun bir teknoloji transferi olmadığını unutmayın) ve büyük başarıya sahip en son Zen mimarisi.Performans açısından en çok beklenen, ancak başarabilir Kapsam kafa karıştırıcıydı.
Son zamanlarda, yetkili donanım değerlendirme web sitesi AnandTech, derinlemesine analiz ve test için Dhyana'nın 8 çekirdekli masaüstü sürümü ve Dhyana Plus'ın 32 çekirdekli sunucu sürümü dahil olmak üzere Haiguang işlemcilerini satın aldı.
1. AMD ve Haiguang arasındaki karmaşık işbirliği
Aslında, Haiguang'ın AMD x86 mimarisi yetkilendirmesini elde etmesi çok zahmetli. ABD hükümeti buna yeşil ışık yakmasına rağmen, Intelin patent kısıtlamalarını ve ilgili yasaları aşmak için büyük bir daire çizdi:
AMD ve Tianjin Haiguang Information Technology Co., Ltd. (Tianjin Haiguang), iki ana kooperatif şirketi olarak, ortak girişimler aracılığıyla iki yeni şirket kurdu. Biri Chengdu Haiguang Microelectronics Technology Co., Ltd. (Haikuang Microelectronics) ve diğeri Chengdu. Haiguang Entegre Devre Tasarımı Co., Ltd. (Haiguang Entegre Devre).
Haiguang Microelectronics esas olarak AMD'nin% 51'i tarafından kontrol ediliyor, AMD tarafından yetkilendirilmiş IP'ye (fikri mülkiyet) sahip ve çip üretiminden sorumluyken, Haiguang IC, çip tasarımı ve satışından sorumlu olan% 70 oranında Tianjin Haiguang tarafından kontrol ediliyor.
Bir Haiguang işlemcinin doğuşu 11 adıma ayrılabilir:
1. AMD, çekirdek tasarımı Haiguang Microelectronics'e lisanslar ve önerilen bir SoC düzeni sağlar
2. Haiguang Microelectronics, Haiguang IC'ye çip tasarım planı sağlar
3. Haiguang Integrated Circuit, Haiguang Microelectronics'e değişiklik önerilerini geri bildirecektir
4. AMD mühendisleri önerileri inceler ve değiştirir ve bunları onaylar veya reddeder
5. Haiguang Microelectronics nihai tasarım kat planını Haiguang IC'ye iade edecek ve siparişleri kabul etmeye hazırlanacaktır
6. Haiguang IC, Haiguang Microelectronics'ten gofret ve silikon gofret sipariş etti
7. Haiguang Microelectronics, OEM üretimi için GlobalFoundries ile iletişime geçti
8. GlobalFoundries, tasarıma göre önceden belirlenmiş bir frekans / voltaj ve verim oranına ulaşır
9. Haiguang Microelectronics, Haiguang Integrated Circuits'e eksiksiz silikon gofret satıyor
10. Haiguang IC, Çin'deki silikon çip ambalajını tamamladı
11. Haiguang IC, Çin ana kara pazarında bitmiş işlemciler satıyor
Bayıldın mı İmkân yok, en ileri teknolojiyi elde etmek çok zor.
Özel dikkat şudur: Haiguang'ın elde ettiği şey sadece AMD 14nm Zen mimarisinin IP yetkilendirmesidir, eksiksiz bir teknoloji transferi değildir.Temel tasarım, teknoloji ve patentler hala AMD'ye aittir.Haiguang yalnızca kendi ihtiyaçlarına göre ileri düzeyde değişiklik yapabilir ve özelleştirebilir.
Örneğin, teknoloji transferi bir arazi parçası satın almakla eşdeğerdir.Emlakçısınız.Yüksek katlı bir binayı kendiniz planlayabilir ve inşa edebilirsiniz.İstediğiniz her şeyi yapabilirsiniz. ARM tabanlı Huawei Kirin böyle.
IP yetkilendirme, kaba bir ev satın almaya eşdeğerdir.Siz sadece ev sahibisiniz.Mobilyaları kendiniz dekore edip monte edebilirsiniz, ancak binanın yapısını değiştiremezsiniz. Duvara böcek takmakla ilgili hiçbir şey yapamazsınız.
Üstelik AMD, Zen mimarisinin tamamını değil, kastrasyon sonrası kalan kan versiyonunu yetkilendirmez.Performans, Ryzen ve Xiaolong ile aynı seviyede değildir, bu nedenle sonraki test sonuçlarına psikolojik olarak hazırlıklı olmalısınız.
Ancak her halükarda, evin parasını siz ödediyseniz, sahibi sizsiniz, yani Haiguang gerçekten bir yerli işlemci ve böylesine karmaşık ve gelişmiş bir x86 mimarisinin tasarımını özümseyip iyileştirebilir, herkes bunu yapamaz. nın-nin.
Haiguang işlemcili Sugon iş istasyonu
2. Haiguang Zen mimarisinin hadım edilmesi ve değiştirilmesi
Haiguang, adını parlatmak ve değiştirmek için doğrudan AMD Zen mimarisi çipini almadı.AMD o kadar cömert değil.Bir yandan tasarımı kendi başına değiştirmeye izin verirken, diğer yandan mimari özelliklerinde de birçok düzene imza attı.
Bu konu hakkında resmi bir bilgi yok. AMD ve Haiguang son derece düşük anahtarlı ve ağzı sıkıdır, ancak çeşitli analizler ve testler yoluyla AnandTech birçok sırrı keşfetti.
1. Temel yapı değişmeden kalır
Haiguang işlemcisinin temel düzeni, orijinal Zen ile tamamen aynıdır. , Önbellek kapasitesi, TLB kapasitesi, port düzeni vb. Değişmemiştir.Örneğin, birinci seviye komut önbelleği 4 kanal 64KB, birinci seviye veri önbelleği 8 kanal 32KB, ikinci seviye önbellek 8 kanal 512KB ve üçüncü seviye önbellek 8MB'lik 16 kanaldır.
Testler, bellek erişim süresinin birinci düzey önbellek için 4 döngü, ikinci düzey önbellek için 12 döngü, üçüncü düzey önbellek için 37-40 döngü ve bellek gecikmesinin 284-307 döngü olduğunu göstermektedir.
İlk seviye önbellek okuma hızı çekirdek başına yaklaşık 100 GB / sn'dir ve yazma hızı yaklaşık 51 GB / sn'dir. Sekiz çekirdekli DDR4 belleğin okuma hızı 38,5 GB / sn ve yazma hızı 35,8 GB / sn'dir.
Zen mimarisi çekirdek diyagramı
2. Yeni şifreleme mekanizması
Güvenlik nedeniyle, gümrükler bu konuda büyük değişiklikler yaptı.
Xiaolong'un Zen mimarisi, RSA, ECDSA, ECDH, SHA, AES ve diğer şifreleme algoritmalarını içeren AMD SEV sanallaştırma şifreleme teknolojisine sahiptir.Haiguang bunu daha kontrol edilebilir olan Çin tarafından piyasaya sürülen SM2, SM3, SM4 olarak değiştirdi.
SM2, RSA'dan daha gelişmiş, enerji açısından verimli ve daha güvenli bir eliptik eğri açık anahtarlı şifreleme algoritmasıdır. 17 Aralık 2010'da Devlet Kriptografi İdaresi tarafından piyasaya sürüldü.
SM3, kriptografik hash fonksiyonu standardına ait bir hash algoritmasıdır. Dijital imza ve doğrulama, mesaj doğrulama kodu üretimi ve doğrulaması, rastgele sayı üretimi vb. İçin kullanılır. Prensip, güvenlik ve verimlilik SHA-256, National Cryptographic Administration 2010 ile benzerdir. 17 Aralık'ta yayınlandı.
SM4, veri şifreleme için kullanılan bir blok şifreleme algoritmasıdır. Blokun uzunluğu ve gizli anahtar, 21 Mart 2012'de Ulusal Şifreleme İdaresi tarafından yayınlanan AES-128'e benzer şekilde 128 bittir.
Linux çekirdeği, bu şifreleme algoritmalarını desteklemek için ilgili talimatları da ekledi, ancak ilginç olan, sadece Haiguang işlemcisi üzerinde başarılı bir şekilde test etmekle kalmayıp, aynı zamanda AMD Xiaolong üzerinde de çalışabilmeleridir.
3. Komut seti küçüldü
AMD'nin en zor başladığı yer burası.Çok sayıda talimat ya hızı düşürdü ya da doğrudan kesti, bu da performans üzerinde büyük bir etkiye sahip.
Test şunu buldu Haiguang edinme mimarisinin tamsayı performansı temelde aynı kaldı, ancak kayan nokta performansı çok şey kaybetti. DIV, SQRT ve diğer kayan nokta talimatları doğrudan kayboldu ve çok sayıda MMX / SSE basit talimat yavaşlatıldı:
Bunların tümü, günlük temel performans için gerekli olan temel talimatlardır.Daha yavaş hız, gerçek performansı doğrudan düşürür.
Ek olarak, Dhyana'nın masaüstü sürümü ve Dhyana Plus'ın sunucu sürümü de çok farklı.Örneğin, kritik önem taşıyan rastgele sayı üretme algoritması, sunucu sürümünde ciddi şekilde zayıfladı.
RDRAND algoritması aslında Haiguang tarafında daha hızlıdır ve sunucu sürümünde çok daha hızlıdır.RDSEED algoritması Haiguang masaüstünde de daha hızlıdır, ancak sunucuda 10 kata kadar daha yavaştır.
Aslında, her ikisi de Haiguangın BIOS'undan açılıp kapatılabilir.
AVX ve AVX2 komut setleri de çok garip. Test, Haiguang'ın desteklendiğini gösteriyor, ancak devre dışı bırakılmış gibi görünüyor. İlgili testler hiç çalıştırılamıyor. AESNI, SHA, CLMUL, FMA4, BMI, BMI2 ve diğer talimatlar için istisna yok.
Bu talimatların olmaması ne kadar etkileyecek? gibi AES kodlamasıyla, iki 32 çekirdekli Haiguang, giriş seviyesi 4 çekirdekli Ryzen 31200'ü bile çalıştıramaz:
Üçüncüsü, Haiguang işlemci şuna benziyor
Uzun bir süre konuştuktan sonra tanrıya sorma zamanı.
Bu, 8 çekirdekli bir Haiguang masaüstü işlemcisinin mühendislik örneğidir. Yüzeye HYGON Haiguang logosu ve "Çekirdekle geleceği hesapla" sloganı basılmıştır. Chengdu paketini de görebilirsiniz, ancak belirli bir model veya spesifikasyon yoktur.
C86, Çin x86'yı temsil etmelidir.
AM4'te bağımsız olarak paketlenen AMD Ryzen'den farklı olarak, Haiguang, BGA entegre paketini benimser ve doğrudan anakarta lehimlenir , Değiştirilemez ve yükseltilemez, basit bir 6 fazlı güç kaynağı ile desteklenir, ancak garip bir şekilde, radyatör kurulum deliği aralığı AMD AM4 özellikleri değil, Intel'dir.
Genel kart tipi mciroATX'tir ve güç kaynağı arabiriminde 24 pimli ana güç kaynağı, 8 pimli yardımcı güç kaynağı ve D şeklinde büyük 4 pimli yardımcı güç kaynağı bulunur. Ayrıca iki pil var, biri açıkça BIOS'u kurtarmak için, diğeri bilinmiyor.
İşlemcinin üzerinde iki bellek yuvası bulunur, tipik sunucu düzeni ısı dağılımını kolaylaştırmak içindir ve dört SATA 6 Gbps disk arabirimi, iki PCIe 3.0 x16 ve bir PCIe 3.0 x4 genişletme yuvası vardır.
Haiguang aslında bir SoC'dir, girdi ve çıktıyı bir Lattice Semiconductor FPGA, SATA arabirimi, dört grup LED göstergesi ve çeşitli özelleştirilmiş arabirimler, pimler, düğmeler sağlar.
Elbette entegre GPU yoktur, sunucuda yaygındır IPMI denetleyici ve ASPEED AST2500 yongası, basit 2D grafik çıkışı sağlar.
Bir Ryzen işlemci takın, boyut tamamen aynıdır.
Bu, Haiguang sunucusunun 32 çekirdekli bir sürümüdür. Genel boyutlar neredeyse yiv kırıcı ve Xiaolong'unkilerle aynıdır. Ayrıca koruyucu bir braketi vardır. Aynı zamanda yüzeyde 7185 model logosunu görebilirsiniz ve diğerleri masaüstü sürümüne benzer.
Sunucu makinesi Sugon'dan gelir ve bilgi işlem ve depolama pazarına yöneliktir. Çift kanalda toplam 64 çekirdek vardır, her kanal 4 U.2 sabit sürücüyü, 16 SATA sabit sürücüyü destekler ve bellek sekiz kanalı destekler, ancak bu test bazı sınırlamalar nedeniyle dört kanal çalıştırmıştır.
CPU-Z yazılımı henüz Haiguang'ı desteklemiyor, sunucu sürümü doğrudan çalışamıyor ve masaüstü sürümü yalnızca sekiz çekirdek gibi küçük bir bilgiyi algılayabilir, 3.2GHz frekansı , Ama tuhaf olan, komut setinde AVX, AVX2 ve FMA3 gösteriliyor, ancak gerçek test kullanılamıyor.En azından henüz hiçbir yöntem kullanılamıyor. (Aslında, AIDA64 ile test edilmelidir. Haiguang geçen yıl desteklendi.)
Sonunda dört puan
Testte, 8 çekirdekli masaüstü Haiguang Windows 10 Professional Edition ile donatılmıştır ve çift kanallı 32 çekirdekli sunucu Haiguang, Windows 10 Enterprise Edition ile donatılmıştır.Ancak, anormal AVX ve AVX2 komut setleri nedeniyle birçok test çalıştırılamaz ve projeler sınırlıdır.
8 çekirdekli Haiguang'ın performansı, 6 çekirdekli Ryzen 51600X ve 8 çekirdekli Ryzen 71800X'in performansına kabaca benzer, ancak son GeekBench 4 tek iş parçacıklı şifreleme performansı gibi bazı testlerde 4 çekirdekli Athlon 200GE'den daha düşük olabilir.
Çift kanallı 32 çekirdekli Haiguang'ın performansı tam bir karmaşa. Çoğu durumda, Ryzen 71800X kadar iyi değil. Tabii ki, Ryzen 93950X veya hatta Ripper ile karşılaştırılamaz.Tek daha iyi olan, daha üstün tamsayı performansına sahip olan ve kayan nokta gösteren Corona'dır. Komut setinin azaltılmasının ciddi etkisi.
5. Nadir fırsatlar büyük önem taşır
Belki koşu skorlarını izledikten sonra herkes çok hayal kırıklığına uğrayacaktır Açıkçası ilk bakışta biraz beklenmedik ama aslında mantıklı.
İki Amerikan devi Intel ve AMD'nin temel varlıkları olan x86 CPU mimarisi, özellikle Zen gibi çok başarılı son mimari, asla kolay kolay sızdırılmayacak.Genel mantığa göre, onu elde etme olasılığımız sıfır olmalıdır. Bunu düşünmeye cesaret edemiyorum, ama çeşitli faktörler sayesinde gerçekten elimizde.
AMDnin Haiguangın mimarisinin temelindeki açıklığının ne düzeyde olduğunu bilmiyoruz, ama aslında tüm paket bu. Spesifikasyonlar küçülmüş olsa da, önemli bir azalma yoktur ve Haiguang'ın kendi başına değiştirmesine ve tasarlamasına izin verilir (özellikle Hassas güvenlik şifrelemesi), araştırmacılarımızın uzun, uzun bir süre çalışması için yeterli olmuştur.
Bunun eşi görülmemiş bir tarihsel fırsat olduğu söylenebilir, bize en son ve en gelişmiş entegre devre tasarımına bir göz atabilir ve son derece değerli deneyimler kazanabilir.Bu işbirliği modeli de düşünmeye ve öğrenmeye değer.
Belki gelecekte uzun bir süre için böyle bir fırsat tekrar olmayacak En azından AMD, takip eden Zen 2/3/4 ve benzerlerinin Haiguang'ı yetkilendirmeye devam etme niyeti olmadığını açıkça belirtti.
Genel olarak, ister masaüstünde ister sunucuda olsun, Haiguang işlemcisinin performansı gerçekten düzdür Sonuçta, komut seti gibi temel özellikler büyük ölçüde azaltıldı ve bu kadar gelişmiş bir mimarinin araştırılması ve optimizasyonu zaman alacak.
fakat Haiguang işlemcisinin önemi hiçbir şekilde yüksek performans değil, yepyeni bir başlangıç ve atılımdır. Bazı özel ve hassas endüstriler ve alanlar için şu anda ihtiyaç duyulan şey mutlak yüksek performans değil, önce var olma ve kullanım sorununu çözmektir.
Ayrıca VIA'nın x86 teknolojisi Zhaoxin var. Mimari teknolojisi Intel ve AMD'den çok daha kötü olmasına rağmen, elimizde daha fazla özgürlük var. Bazı özel ihtiyaçları karşılamak sorun değil. Hatta perakende satışa bile başladı Pazara nüfus etme.
Yol her zaman adım adım atılmalı, devam ettiğimiz sürece umut ve gelecek var, üstelik birden fazla yolumuz var.
