Поделиться
Российские «Байкалы» дали бой чипам Intel и Huawei. Неожиданные для скептиков результаты тестов
Разработчики российского серверного процессора Baikal-S сравнили его производительность с сопоставимыми по характеристикам чипами из США и Китая. Было задействовано шесть популярных метрик.
Тестирование Baikal-S
Как стало известно CNews, компания «Байкал электроникс», известная разработкой линейки российских процессоров «Байкал», завершила тестирование своего самого мощного на сегодня чипа — серверного Baikal-S.
Для сопоставления полученных результатов с актуальными рыночными конкурентами разработчики также протестировали сопоставимые по характеристикам центральные процессоры (CPU) Intel из США и Huawei из Китая.
Напомним, Baikal-S увидел свет в октябре 2021 г., когда в Россию с контрактной тайваньской фабрики TSMC приехали первые инженерные образцы новинки. Процессор выполнен по техпроцессу 16 нм, имеет 48 ядер ARM Cortex-A75, шесть каналов памяти DDR4 3200 МГц — до 768 ГБ на сокет (128 ГБ на канал), поддерживает аппаратную виртуализацию.
Интерконнект чипа включает три интерфейса CCIX x16; каждая полоса работает со скоростью 16 Гбит/с. Набор интерфейсов ввода/вывода состоит из 80 линий PCIe Gen 4.0 (48 линий общие для CCIX-интерфейса), двух линий 1 Гбит Ethernet RGMII и одной USB 2.0 ULPI.
Как пояснили представители «Байкал электроникс» CNews при подготовке данного материала, изначально Baikal-S был спроектирован для работы с тактовой частотой 2 ГГц. Разработчики допускали, что он сможет стабильно работать и в более продвинутом режиме, но полноценно смогли в этом убедиться позже — поработав над серийной платоц и добившись, в частности, более эффективного отвода тепла.
В итоге в предоставленных компанией метриках регулярно будут рассматриваться параметры Baikal-S с частотой как 2 ГГц, так и 2,5 ГГц.
Что касается тестовых конкурентов, то из модельного ряда Intel был отобран Xeon Gold 6230, из линейки Huawei — Kunpeng 920; его для китайского гиганта разработала компания HiSilicon.
Первый из этих чипов был выпущен в 2019 г., спроектирован по 14-нанометровым нормам, имеет 20 ARM-ядер и частоту в 2,1 ГГц. В «Байкал электроникс» рассказали CNews, что этот процессор был выбран из-за схожих с Baikal-S производительности и цене на момент выпуска российского чипа.
Huawei Kunpeng 920 был выпущен в сентябре 2019 г., и в момент анонса создатели называли его «самым высокопроизводительным процессором на базе ARM». Он спроектирован по нормам 7 нм, имеет, как и российский чип, 48 ядер. Тактовая частота составляет 2,6 ГГц. В «Байкал электроникс» свой выбор остановили на нем, в том числе, из-за схожей с Baikal-S архитектуры — АРМ V8.
Производительность по CoreMark
Представители «Байкал электроникс» начали с бенчмарка CoreMark. Он состоит из набора небольших тестов, которые оценивают производительность процессора в различных областях, таких как целочисленные вычисления, операции с памятью и контрольные структуры. Тесты оптимизированы для минимального использования памяти и предназначены для запуска на оборудовании с ограниченными ресурсами.
Оценка производительности в CoreMark выражается в баллах: чем их больше, тем производительнее и мощнее процессор. «Однако стоит отметить, что CoreMark не является всесторонним бенчмарком и не учитывает многие другие аспекты производительности, такие как графические вычисления или ввод-вывод», — добавляют разработчики Baikal-S.
При использовании этой метрики Huawei Kunpeng 920 опередил Baikal-S на 176 тыс. баллов в многоядерном режиме, то есть оказался мощнее на 22,9%. А вот результаты Intel Xeon Gold 6230 в многоядерном режиме оказались существенно скоромнее и по отношению к Kunpeng 920, и по сравнению с российским чипом (см. Слайд 1).
Метрика Stream
Бенчмарк Stream измеряет скорость передачи данных при копировании и в простых математических операциях. Он оценивает производительность памяти в терминах пропускной способности (в мегабайтах в секунду) и времени доступа к памяти (в наносекундах).
В «Байкал электроникс» отмечают, что основная идея бенчмарка Stream состоит в том, чтобы протестировать производительность памяти, измеряя, насколько быстро данные могут быть прочитаны из памяти и записаны обратно. Результаты этого бенчмарка могут быть полезны для сравнения производительности различных систем и оптимизации работы с памятью. Они могут помочь определить, насколько эффективно используется память компьютера или сервера и какие улучшения могут быть внесены для увеличения производительности.
Разработчики Baikal-S считают весьма интересным тот факт, что прирост производительности их чипа в многоядерном режиме составил всего 1,31%, тогда как в однопоточном — 13,5%.
В ходе сравнительного тестирования Kunpeng 920 оказался быстрее российского чипа на 12,6% в многоядерном режиме, а вот Xeon Gold 6230 — на 33,6% слабее (см. Слайд 1).
Производительность по Linpack
Бенчмарк Linpack (использовалась версия 2.3) измеряет скорость выполнения операций с плавающей запятой на больших массивах данных. Он выполняет серию итераций, в которых производит операции умножения и сложения с плавающей запятой над матрицами и векторами. После выполнения всех итераций бенчмарк вычисляет результирующую производительность в форме числа операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS — Floating-point Operations Per Second).
Результаты Linpack обычно выражаются в терминах количества GFLOPS, что означает миллиард этих операций в секунду: чем больше баллов, тем производительнее и мощнее система. Оценка производительности Linpack является стандартным показателем в суперкомпьютерном рейтинге Top500, который составляется дважды в год и представляет список самых мощных вычислительных систем в мире.
«Как видно, увеличение частоты работы процессор на 25% повлекло за собой рост производительности в этом тесте на 23,2% и 19,9% в одноядерном и многоядерном режимах, — комментируют результаты тестов разработчики российского чипа. — Китайский конкурент остался чуть позади, проигрывая чуть больше 8% в многоядерном режиме, а вот наш третий участник Xeon Gold 6230 значительно опередил и Baikal-S, и Kunpeng с 849 GFLOPS или на 140% и 160% соответственно» (см. Слайд 2).
Бенчмарк SPEC CPU 2017
SPEC CPU 2017 — это набор тестовых задач с интенсивными вычислениями, в которых результат в основном зависит от производительности процессора и всей иерархии памяти, включая кэши, а также скорости компиляторов C, C ++ и Fortran с учетом оптимизаторов. SPEC CPU 2017 содержит два набора тестов: SPECint и SPECfp. Первый предназначен для измерения производительности в целочисленных вычислениях, таких как сжатие данных, шифрование, симуляция и другие алгоритмы. Второй измеряет производительность в научных расчетах, при моделировании, работе с графикой и пр.
Отдельно результаты этого теста для Baikal-S разработчики не комментируют. Они представлены на Слайде 2.
Метрика 7z
Бенчмарк 7z выполняет серию тестов, чтобы оценить скорость сжатия и распаковки файлов разных размеров и типов, тем самым помогая определить эффективность компьютера в этих операциях, поясняют в «Байкал электроникс».
В процессе выполнения 7z создает временный архив и заполняет его файлами из заданного набора данных. Затем он выполняет операцию сжатия и/или распаковки в этом архиве, измеряя время, затраченное на выполнение каждой операции. Результаты этого бенчмарка измеряются в обозначении MIPS (Million Instructions Per Second — миллион инструкций в секунду) и могут быть полезными для определения взаимодействия между процессором и памятью, а также для оценки размера и скорости работы кэш-памяти чипа (чем выше этот показатель, тем быстрее проходит бенчмарк 7z). В отличие от HPLinpack этот бенчмарк сильно зависит от скорости выполнения целочисленных операций.
«При 2,5 ГГц однопоточное сжатие оказалось у Baikal-S быстрее на 16,85%, многопоточное — на 23,65%, а при распаковке — на 24,68% и 23,65% соответственно, — комментируют разработчики чипа. — К сожалению для Baikal-S, его поднебесный конкурент оставил российского коллегу далеко позади, показав более высокую производительность в многопоточном режиме на 72,6% при сжатии и на 78% при распаковке. А вот производительность Xeon’а в распаковке оказалась на треть ниже» (см. Слайд 3).
Сравнение в прикладных задачах. Бенчмарк Geekbench 5
Для оценки производительности в решении прикладных задач часто используется бенчмарк Geekbench 5, пояснили представители «Байкал электроникс» выбор последней метрики.
Его основная цель — оценка производительности устройства в широком спектре различных задач, включая обработку изображений, криптографию, физическое моделирование и др. Бенчмарк тестирует как одноядерные, так и многоядерные возможности процессора. Результаты тестирования Geekbench 5 представлены в виде числовых оценок, называемых баллами: чем выше балл, тем выше производительность устройства. Бенчмарк также предоставляет информацию об использовании памяти и других системных характеристиках.
«На официальном сайте размещены результаты тестирования большого количества процессоров от различных производителей, — отмечают представители “Байкал электроникс”. — Поэтому мы можем сравнить результаты BE-S1000 с несколькими конкурирующими моделями. Baikal-S показал следующие результаты: в версии 2 ГГц 14 246 баллов (48 ядер), 405 баллов (1 ядро), а в версии 2,5 ГГц 16 511 баллов (48 ядер) и 498 баллов (1 ядро). Мы видим, что в тестах, основанных на реальных прикладных задачах, Baikal-S уверенно превосходит конкурентов, за исключением, пожалуй, продукта Amazon, который, впрочем, не предназначен для широкой продажи, а разработан для использования в собственных дата-центрах интернет-гиганта» (см. Слайд 4).
Общие соображения и планы на будущее
В каком-то смысле резюмируя результаты тестов, разработчики Baikal-S признают, что этот чип не является лидером, по соотношению цены и качества. «Однако этот продукт может стать в один ряд с именитыми конкурентами ведущих мировых производителей, — добавляют они. — А учитывая тот факт, что процессор выполнен в сокетном форм-факторе, и уже готова плата под двухсокетную версию, а в перспективе появится и под четырехсокетную, новинка имеет все шансы вызвать интерес у российских заказчиков, планирующих обновление парка серверов и СХД в сегодняшних условиях санкционных ограничений».
В продолжение темы санкции представители компании сообщают, что, несмотря на независящие от нее сложности с массовым производством текущей версии Baikal-S, ее разработчики трудятся над чипом нового поколения Arm v9 Baikal-S2, который должен выйти во II-III квартале 2025 г. и продемонстрировать в пять-шесть раз более высокую производительность, чем Baikal-S. В ноябре 2021 г. компания получила на этот проект многомиллиардную субсидию Минпромторга.
«Планируется, что Baikal-S2 будет изготовлен по технологии 6 нм, будет иметь на борту 128 ядер Arm Neoverse-N2, частоту 3 ГГц, а также поддерживать до восьми каналов памяти DDR5», — говорят разработчики.
Короткая ссылка
