와트 당 기록적인 성능을 자랑하는 새로운 RISC-V CPU

[아름이]

와트 당 기록적인 성능을 자랑하는 새로운 RISC-V CPU
Micro Magic의 새로운 CPU는 기록적인 효율성으로 적절한 성능을 제공합니다.

Micro Magic의 새로운 CPU 프로토 타입은 Odroid 보드에서 실행됩니다.

캘리포니아 서니 베일에있는 소규모 전자 설계 회사 인 Micro Magic Inc.는 합리적인 원시 성능을 유지하면서 세계 최고의 경쟁 업체보다 몇 배 더 효율적인 프로토 타입 CPU를 생산했습니다.

우리는 이번 주 초 EE Times  가 세계에서 가장 빠른 RISC-V CPU로 보이는 회사의 새로운 프로토 타입 CPU에 대해 보도 했을 때 Micro Magic의 주장을 처음 발견했습니다 . Micro Magic 고문 인 Andy Huang은 CPU가 5GHz 및 1.1V에서 13,000 개의 CoreMark를 생성 할 수 있고 4.25GHz에서 11,000 개의 CoreMark를 출력 할 수 있다고 주장했습니다. 후자는 모두 200mW 만 소비합니다. Huang은 Odroid 보드에서 실행되는 CPU를 4.327GHz / 0.8V 및 5.19GHz / 1.1V에서 EE Times로 시연했습니다.

같은 주 후반에 Micro Magic 은 동일한 CPU가 69mW의 전력만을 소비하면서 3GHz에서 8,000 개 이상의 CoreMark를 생성 할 수 있다고 발표했습니다 .

좋습니다.하지만 CoreMark는 무엇입니까?
새로운 CPU에 대한 Micro Magic의 주장을 평가하는 데있어 어려움 중 하나는 CoreMark  가 무엇인지, 그리고 빠른 CPU를 만드는 데 필요한 개수를 파악하는 데 있습니다. Embedded Microprocessor Benchmark Consortium에서 출시 한 의도적으로 단순화 된 CPU 벤치마킹 도구로, 플랫폼 중립적이고 가능한 한 간단하게 구축하고 사용할 수 있도록 고안되었습니다. CoreMark는 기본 읽기 / 쓰기, 정수 및 제어 작업을 포함하여 CPU의 핵심 파이프 라인 기능에만 집중합니다. 이것은 특히 메모리, I / O 등에서 시스템 차이로 인한 대부분의 영향을 방지합니다.

EMBC (Embedded Microprocessor Benchmark Consortium)는 업계에서 폭넓게 대표되는 그룹입니다. Intel, Texas Instruments, ARM, Realtek 및 Nokia는 더 유명하고 쉽게 알아볼 수있는 몇 가지 회원입니다.

이제 모든 것을 이해 했으므로 Micro Magic의 주장을 더 잘 평가하기위한 다음 단계는 몇 가지 CoreMark 벤치 마크를 자체적으로 실행하는 것이 었습니다. 여기서해야 할 일은 GitHub 저장소를 복제 한 다음  한 번에 여러 스레드 / 코어에서 테스트하려는 경우 make 선택적으로 인수를 사용 하여 명령을 실행 XCFLAGS="-DMULTITHREAD=8 -DUSE_FORK=1"하는 것입니다.

저는 여전히 Apple M1 Mac Mini와 Ryzen 7 4700U 기반 Acer Swift 3를 보유하고 있으므로 비교를위한 테스트 시스템이었습니다. 원시 성능 점수를 얻는 것이 실제로 비교 가능한 전력 판독 값을 얻는 것보다 훨씬 쉬웠습니다. Ryzen 기반 Linux 시스템에서 유틸리티 turbostat 를 사용 하여 테스트가 실행되는 동안 코어 및 패키지 전력 판독 값을 모두 얻었습니다.

나는 turbostatApple M1 만큼 세밀한 것에 접근 할 수 없기 때문에 그 플랫폼의 경우 전체 시스템 전력 소모량을 벽에서 가져 왔고 데스크톱 유휴 상태에서의 판독 값을 테스트 중에 지속 된 판독 값에서 빼기 만했습니다. 이것은 매우 조잡하며 독자들에게이 수치만으로 M1의 효율성과 Swift 3의 효율성을 비교하는 데 너무 많이 의존하지 않도록주의를 기울입니다. 그러나 Micro Magic의 새로운 RISC-V ( "위험"로 발음 됨)의 주장에 대해 약간의 관점을 얻을 수 있습니다. 5 ") CPU.

Micro Magic CPU는 현재 단일 코어 및 단일 스레드입니다. Huang은 25 코어 부품으로 "쉽게"구축 할 수 있다고 말합니다. Micro Magic은 3GHz, 4.25GHz 및 5GHz 성능에 대한 수치 (한 경우에는 스크린 샷)를 제공했습니다. 최대 전력 효율적인 3GHz 클럭 속도에서 Micro Magic CPU는 Ryzen 4700u 또는 Apple M1의 CoreMarks의 약 1/4을 기록합니다. 최고 성능의 5GHz 클럭에서 성능의 1/3 이상을 관리합니다.

이것은 현재 형태의 Micro Magic 칩이 휴대폰 또는 랩톱 애플리케이션의 기존 ARM 및 x86 CPU에 대한 세계적인 경쟁자가 아니라는 것을 알려주기에 충분하지만 이전 RISC-V 구현보다 훨씬 더 가깝습니다. . 전력 효율적인 3GHz 클럭 속도에서 Micro Magic CPU는 단일 스레드로 실행되는 SiFive의 Freedom U540 CPU 보다 거의 3 배 더 빠릅니다 . 5GHz에서는 SiFive 코어 4 개를 모두 능가합니다.

세계 최고의 x86 및 ARM 모바일 프로세서 성능의 약 1/4에 불과한 Micro Magic CPU는 아직 그다지 많이 들리지 않습니다. 그러나 전력 효율성을 고려하면 상황이 미쳐집니다. 위의 차트를 생성 할 때 가능한 모든 의심의 이점을 Ryzen 및 Apple 프로세서에 제공했습니다. Ryzen 4700U에서 코어 전력 (총 패키지 전력이 아님)을 사용하고 Gnome3 데스크톱을 종료 한 상태에서 테스트를 실행했습니다. Apple의 경우 전체 시스템 전력 소비량에만 액세스 할 수 있었기 때문에 "테스트 중"전력 소비량에서 "데스크탑 유휴"전력 소비량을 뺍니다.

전력 효율성을 확인할 때 Apple 및 AMD CPU를 단일 스레드 및 다중 스레드로 테스트했습니다. 당연히 두 부품 모두 사용 가능한 각 CPU 스레드에 대해 하나의 작업 스레드로 실행했을 때 와트 당 더 많은 성능을 제공했습니다. 이 중 어느 것도 전력 효율면에서 Micro Magic의 주도권을 크게 떨어 뜨리지 않았습니다.

4.25GHz에서 Micro Magic은 필요한 전력의 1/3 미만으로 Ryzen 4700U와 동일한 워크로드를 수행 할 수 있습니다. 3GHz에서이 수치 는 필요한 전력의 1/8 미만으로 떨어집니다 .

무엇에 좋은가요?
Linux 운영 체제는 이미 RISC-V 아키텍처를 지원합니다. 따라서 극도의 전력 효율성과 함께 적절한 성능을 제공해야하는 헤드리스 또는 헤드리스에 가까운 컨트롤러의 경우 Micro Magic의 새로운 CPU가 가장 적합합니다. 물론 소비자 친화적 인 전체 시스템에 대해 이야기하기 시작하면 상황이 훨씬 더 복잡해집니다. GPU 및 LTE 모뎀과 같은 하드웨어 고려 사항을 제외하고는 ARM이 아닌 아키텍처를 기반으로 전체 Android 휴대폰을 만드는 것이 훨씬 더 큰 작업이 될 것입니다.

즉, Micro Magic의 수치를 당연시한다면 이미 일부 견고한 휴대폰 CPU의 성능을 능가하고 있다는 점을 지적 할 가치가 있습니다  . 효율성을 최우선으로하는 3GHz 클럭 속도에서도 Micro Magic CPU는 Qualcomm Snapdragon 820을 능가했습니다. Snapdragon 820은 더 이상 세계적 수준이 아니지만, 삼성 갤럭시 S7의 미국 버전에있는 프로세서였습니다.

 Anandtech의 단일 코어 CPU 전력 테스트 결과 와 함께 Snapdragon 820에 대해 EMBC에서 발표 한 단일 코어 점수를 사용하면  와트 당 약 16,000 CoreMark를 얻습니다. 이는 단일 스레드를 실행하는 Ryzen 4700u의 효율성의 3 배이며 Ryzen이 최적의 다중 스레드 워크로드를 실행하는 경우보다 약간 더 좋습니다.

즉, 마이크로 마법의 프로토 타입 CPU는 모두 상당히 빠르게  하고 대단히 더 많은 전력 효율이 여전히 합리적으로 현대에 비해 매우 수있는 스마트 폰의 CPU.

결론
이 모든 것이 매우 흥미롭게 들립니다. Micro Magic의 새로운 프로토 타입은 Linux가 이미 기본적으로 실행되는 명령어 세트를 사용하여 적은 전력 예산으로 견고한 스마트 폰 수준의 성능을 제공합니다. 더 좋은 점은 회사 자체가 알려지지 않은 것이 아닙니다.

Micro Magic은 원래 1995 년에 설립되었으며 Juniper Networks에서 2 억 6 천만 달러에 인수했습니다. 2004 년에는 원래 Sun에서 근무하고 300MHz SPARC 마이크로 프로세서를 개발 한 팀을 이끌었던 Mark Santoro와 Lee Tavrow라는 창립자에 의해 원래 이름으로 다시 태어났습니다.

Micro Magic은 IP 라이선싱 모델을 사용하는 고객들에게 새로운 RISC-V 디자인을 제공 할 계획입니다. 설계의 단순성 (RISC-V는 현대 ARM 아키텍처가 수행하는 opcode의 약 1/10을 필요로 함)은 RISC-V CPU 설계를 셔틀 실행 으로 구축 하여 다른 설계와 웨이퍼의 공간을 공유 할 수 있기 때문에 제조 문제를 더욱 단순화 합니다.

그렇다고하더라도 상용 Android와 같은 전체 스마트 폰 생태계를 새로운 아키텍처로 이식하는 것은 엄청난 작업이 될 것입니다. 커널뿐만 아니라 GPU에서 Wi-Fi, LTE 모뎀 등 모든 하드웨어 용 드라이버를 구축하는 것 외에도 타사 앱 개발자는 새로운 아키텍처를 위해 자체 애플리케이션을 재 컴파일해야합니다. .

우리는 또한 Micro Magic의 액면가로 꽤 상당한 양의 주장을 받아들이고 있습니다. 8,200 CoreMark 점수의 스크린 샷을보고 69mW 전력 판독 값을 보았지만 전력 판독 값이 전체 벤치 마크 실행을 대표한다는 것은 완전히 분명하지 않습니다.

그래도 이것은 흥미로운 발전입니다. 새로운 디자인은 효율성 기록을 크게 깨면서도 잘 수행되는 것처럼 보일뿐만 아니라 경쟁사보다 훨씬 더 이데올로기 적으로 개방 된 디자인을 사용하고 있습니다. RISC-V ISA는 x86, ARM 및 MIPS와는 달리 로열티가없는 라이선스에 따라 개방되어 제공됩니다.