自主芯片？俄羅斯貝加爾T1有多少戰(zhàn)斗民族血統(tǒng)

雷鋒網(wǎng)按：本文作者鐵流，雷鋒網(wǎng)(公眾號(hào)：雷鋒網(wǎng))獨(dú)家文章。

在大家的印象中，蘇聯(lián)/俄羅斯的電子產(chǎn)品一向以“傻大黑粗”著稱于世，而且在軍用設(shè)備中往往還存在電子管和晶體管并存的情況。在蘇聯(lián)解體后，來(lái)自俄羅斯的處理器就比較罕見(jiàn)了。日前，俄羅斯貝加爾電子公司正式啟動(dòng)了貝加爾-T1芯片大批量產(chǎn)，產(chǎn)量規(guī)模為10萬(wàn)個(gè)。那么，這款芯片到底有多少俄羅斯血統(tǒng)？性能到底怎么樣？俄羅斯為何要開(kāi)發(fā)這樣一款芯片呢？

貝加爾-T1到底有多少俄羅斯血統(tǒng)

其實(shí)，早在2014年的TSMC2014技術(shù)研討會(huì)上，俄羅斯電子工程師們就展示了貝加爾-T1。貝加爾-T1于2014年底完成了研發(fā)工作，2015年年中成功流片，在制成樣片后，該項(xiàng)目得到了俄羅斯工業(yè)和貿(mào)易部以及《2008-2015年電子元器件和廣播電子發(fā)展規(guī)劃》聯(lián)邦專項(xiàng)規(guī)劃的支持，之后貝加爾電子公司向俄羅斯工業(yè)和貿(mào)易部下屬工業(yè)發(fā)展基金會(huì)專家委員會(huì)遞交了專項(xiàng)貸款的申請(qǐng)。在獲得工業(yè)發(fā)展基金的貸款之后，Baikal-T1開(kāi)始小批量生產(chǎn)，直到最近，俄羅斯貝加爾電子公司大批量產(chǎn)貝加爾-T1芯片。

那么，貝加爾-T1這款芯片到底有多少俄羅斯血統(tǒng)呢？

貝加爾-T1集成了兩個(gè)MIPS P5600 CPU核，以及DDR3、SATA 6Gbps、PCI-E 3.0、10Gb/1Gb以太網(wǎng)等模塊，本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，貝加爾-T1其實(shí)是一款SoC。貝加爾-T1的主頻為1.2 GHz，采用了臺(tái)積電28nm制造工藝，功耗約為5W，封裝為25 x 25mm。

MIPS P5600 CPU核是英國(guó)Imagination公司（就是蘋果GPU核的供應(yīng)商，前段時(shí)間被蘋果一個(gè)2年后停用PowerVR系列GPU坑的股價(jià)暴跌69%的那家公司）收購(gòu)MIPS公司之后，在2013年發(fā)布的勇士系列的CPU IP內(nèi)核，這也是Imagination收購(gòu)了MIPS之后的第一款產(chǎn)品。

由此可見(jiàn)，貝加爾-T1其實(shí)和國(guó)內(nèi)華為海思、展訊、全志、瑞芯微等ARM陣營(yíng)IC設(shè)計(jì)公司類似，都是購(gòu)買IP做集成的產(chǎn)物。無(wú)非是華為海思、展訊、全志、瑞芯微從ARM那里購(gòu)買IP授權(quán)，而貝加爾-T1從Imagination/MIPS公司那里購(gòu)買IP授權(quán)。

因此，貝加爾-T1其實(shí)是買IP做集成，其核心微結(jié)構(gòu)是購(gòu)買自MIPS的，貝加爾電子公司做的僅僅是將各種IP集成起來(lái)。誠(chéng)然，將各種IP集成起來(lái)也比較考驗(yàn)IP集成能力，以及物理設(shè)計(jì)能力。但由于設(shè)計(jì)CPU的過(guò)程中80%的功夫都花在研發(fā)CPU核上，而且在CPU安全性上主要也有賴于CPU核是否安全可控。

總之，在安全性和自主性上，俄羅斯貝加爾-T1都是存在一些瑕疵的。本質(zhì)上說(shuō)，貝加爾-T1是一款集成了MIPS P5600 CPU核，以及以及DDR3、SATA 6Gbps、PCI-E 3.0等模塊，由貝加爾電子公司做集成，由臺(tái)積電代工的一款SoC，其中的俄羅斯血統(tǒng)，恐怕也只有一系列集成工作了。

貝加爾-T1性能到底如何

由于貝加爾-T1集成的是MIPS P5600，要想探求其性能，就必須分析MIPS P5600的性能。

根據(jù)媒體報(bào)道：

P5600是以MIPS架構(gòu)Release 5為基礎(chǔ)的32位CPU，并包含多項(xiàng)獨(dú)特特性：

快速128位SIMD引擎：可加速多媒體處理與其他的矩陣型運(yùn)算。

完整的硬件虛擬化技術(shù)：可支持多個(gè)完全獨(dú)立、且平行運(yùn)行的客戶端操作系統(tǒng)。

增強(qiáng)的安全性：針對(duì)消費(fèi)類與企業(yè)應(yīng)用，此特性包含可在單一CPU上支持多重TEE（可信運(yùn)行環(huán)境）的能力。

同類最佳的先進(jìn)分支預(yù)測(cè)機(jī)制、可獲得最佳性能的TLB分頁(yè)表（page table）高速硬件、可為內(nèi)存密集數(shù)據(jù)移動(dòng)慣例增加2倍性能的指令綁定（instruction bonding）。

增強(qiáng)虛擬尋址（EVA）：更靈活地使用虛擬地址空間，能輕松、有效地使用內(nèi)存；延伸實(shí)體尋址（XPA）可完全利用最高達(dá)1TB的內(nèi)存容量（40位）。

不過(guò)，上述報(bào)道沒(méi)有太多真正有用的信息，筆者并沒(méi)有找到能夠準(zhǔn)確描述MIPS P5600性能的資料，而比較權(quán)威的SPEC2000/2006這類測(cè)試成績(jī)也是音訊全無(wú)。

目前，唯一可以作為參考的是貝加爾-T1集成了雙核P5600，具有1.2G主頻，而MIPS P5600是一款32位CPU，具有超標(biāo)量、亂序的設(shè)計(jì)，共享1M二級(jí)緩存，單核心3.5DMIPS/Mhz。不過(guò)，3.5DMIPS/Mhz的數(shù)據(jù)只反應(yīng)P5600的流水線效率，并沒(méi)有反映訪存的能力，而訪存能力恰恰是影響到性能的關(guān)鍵因素。

考慮到ARM Cortex A15單核心大約也是3.5DMIPS/Mhz，而且貝加爾-T1只有5W的功耗，因而貝加爾-T1顯然是一款嵌入式CPU，而并非高性能CPU。加上從貝加爾電子公布的消息：貝加爾-T1芯片的主要用戶是電信設(shè)備生產(chǎn)商（路由器、IP電話、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、計(jì)算機(jī)設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)設(shè)備（工業(yè)自動(dòng)化、終端、車載系統(tǒng)等）。

從這些使用范圍來(lái)看，貝加爾-T1不會(huì)是桌面級(jí)的CPU——即便是T-Platforms推出的搭載貝加爾-T1芯片的Tavolga Terminal TB-T22BT，其實(shí)也是一臺(tái)瘦客戶端。

綜合看來(lái)，貝加爾-T1是一款性能有限的嵌入式產(chǎn)品，CPU的性能比較有限。

俄羅斯為何選擇MIPS

雖然如今俄羅斯的電子工業(yè)衰退的非常厲害，但在蘇聯(lián)時(shí)期還是頗為可圈可點(diǎn)的。在獨(dú)立的電子元器件方面，蘇聯(lián)的技術(shù)不比西方差，即使局部有差距，差距最多不過(guò)5年。

真正導(dǎo)致當(dāng)今俄羅斯電子工業(yè)一蹶不振的原因是蘇聯(lián)解體。

在蘇聯(lián)的經(jīng)濟(jì)布局之初，斯大林為了加強(qiáng)各個(gè)加盟國(guó)的聯(lián)系，就結(jié)合各地實(shí)際情況，把產(chǎn)業(yè)布局按照上下游關(guān)系分配到各個(gè)加盟國(guó)，比如原材料產(chǎn)地為俄羅斯、初加工為烏克蘭，深加工在白俄羅斯，整機(jī)產(chǎn)品則回俄羅斯組裝制造。當(dāng)然，這僅僅是舉例子。

歷史上，由于拉脫維亞具有較好的經(jīng)濟(jì)水平，蘇聯(lián)在1959年于拉脫維亞成立了里加半導(dǎo)體工廠。而烏克蘭除了擁有黑海造船廠、安東諾夫設(shè)計(jì)局、南方設(shè)計(jì)局等之外，還是蘇聯(lián)的電子信息工業(yè)基地，蘇聯(lián)的半導(dǎo)體工業(yè)和微電子工業(yè)基地則布局在白俄羅斯。

而隨著蘇聯(lián)解體，直接導(dǎo)致蘇聯(lián)時(shí)代的完整的工業(yè)體系破碎化。加上俄羅斯寡頭和西方國(guó)家用非戰(zhàn)爭(zhēng)的方式洗劫了蘇聯(lián)人民的財(cái)產(chǎn)，導(dǎo)致原蘇聯(lián)各加盟國(guó)軍工領(lǐng)域許多專家、教授失業(yè)，大量一流的工程師陷入赤貧。

恰逢此時(shí)，美國(guó)、西歐和日本、韓國(guó)不遺余力的從蘇聯(lián)挖掘人才。中國(guó)也搞了雙引工程，由時(shí)任國(guó)務(wù)院總理李鵬主抓：這是一批窮十年之力都無(wú)法培養(yǎng)出來(lái)的優(yōu)秀人才，對(duì)中國(guó)而言是千載難逢的好機(jī)會(huì)，一定不能錯(cuò)過(guò)。

不過(guò)，由于當(dāng)時(shí)中國(guó)國(guó)力有限，最大的受益者自然是美國(guó)。美國(guó)從蘇聯(lián)挖走了不少出色的架構(gòu)師，不過(guò)由于大家都懂的原因，這些人在美國(guó)更多的是在給美國(guó)工程師打下手，比如彼得希洛科夫，他是超標(biāo)量之父，在英特爾期間提出了simd的概念，參與p3的核顯設(shè)計(jì)和英特爾3d工藝的預(yù)設(shè)。

正是因?yàn)樘K聯(lián)解體之后造成的人才斷檔，使得俄羅斯已經(jīng)沒(méi)有能力自己搞一套指令集和CPU，并開(kāi)發(fā)一整套軟件生態(tài)與Wintel分庭抗禮。

這時(shí)候，俄羅斯只有幾個(gè)選擇，ARM、MIPS、risc-v、SPARC。

SPARC是SUN的遺產(chǎn)，但生態(tài)實(shí)在是不行，國(guó)內(nèi)飛騰開(kāi)發(fā)過(guò)SPARC，最后也不得不轉(zhuǎn)投ARM，因此SPARC不會(huì)在俄羅斯貝加爾電子的選擇范圍里。

risc-v出現(xiàn)的比較遲，而且還不夠完善不夠成熟，因此沒(méi)能入俄羅斯貝加爾電子法眼也是情理之中。

ARM在商業(yè)上是比較開(kāi)放的，但在技術(shù)上卻收的很緊，而且指令集授權(quán)也比較少，加上政治原因，俄羅斯公司獲得ARM指令集授權(quán)開(kāi)發(fā)自己的CPU核的可能性非常小，而俄羅斯顯然是有理想的，要走獨(dú)立自主的道路，不可能永遠(yuǎn)買ARM的IP做集成。

那么剩下的選擇就只有MIPS了，首先MIPS比較學(xué)院派，指令集授權(quán)比較容易，而且客戶可以自由添加指令，這就使以MIPS為基礎(chǔ)添加指令集，并最終形成自己的指令集提供了可能性（國(guó)內(nèi)龍芯也是這樣做的，在MIPS基礎(chǔ)上添加了上千條指令集，形成了LoongISA）。其次，MIPS授權(quán)費(fèi)要比ARM便宜太多。最后，MIPS的跟新很慢，相對(duì)于ARM堪稱神速的進(jìn)步的速度——ARM64的Cortex a53/57,a72,a73；ARM32的Cortex a7/a15,a12,a17。MIPS的更新近乎是龜速，這就給俄羅斯貝加爾電子反客為主的機(jī)會(huì)。

雖然貝加爾-T1是買IP做集成，但不排除之后貝加爾電子會(huì)走上和龍芯一樣自己添加指令集，自主設(shè)計(jì)的道路。

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