一家位于加州森尼維爾的小型電子設(shè)計(jì)公司Micro Magic Inc 。已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)出了一種RISC-V架構(gòu)CPU，其效率比世界領(lǐng)先的競爭對(duì)手高出數(shù)倍，同時(shí)還保持著不錯(cuò)的性能。

第一次注意到Micro Magic是EETimes本周的一篇報(bào)道，聲稱該公司設(shè)計(jì)制造出世界上最快的RISC-V CPU。Micro Magic的顧問Andy Huang聲稱，在1.1V電壓下可達(dá)到5GHz和13，000CoreMark（一種基準(zhǔn)測試工具）。一個(gè)運(yùn)行在標(biāo)稱值為0.8V的Micro Magic內(nèi)核可以在4.25GHz上提供11，000 CoreMark，僅消耗200mW。對(duì)此，Andy Huang創(chuàng)建了FineSim電路模擬器進(jìn)行演示，在Odroid板上運(yùn)行的內(nèi)核的演示中，在0.8V時(shí)達(dá)到4.327GHz，在1.1V時(shí)達(dá)到5.19GHz。

在同一周的晚些時(shí)候，Micro Magic宣布同一款CPU在3GHz的情況下可以達(dá)到超8000CoreMark，而功率只有69mW。

什么是CoreMark？

在評(píng)估Micro Magic的新CPU時(shí)，首先要弄清楚什么是CoreMark，以及一個(gè)高性能的CPU到底要達(dá)到多少CoreMark。CoreMark是由嵌入式微處理器基準(zhǔn)評(píng)測協(xié)會(huì)（Embedded Microprocessor Benchmark Consortium）發(fā)布的一款簡化的CPU基準(zhǔn)測試工具，CoreMark標(biāo)準(zhǔn)的測試方法很簡單，就是在某配置參數(shù)組合下單位時(shí)間內(nèi)跑了多少次CoreMark程序，其指標(biāo)單位為CoreMark/MHz。CoreMark數(shù)字越高，意味著性能更高。CoreMark只關(guān)注CPU的核心管線（流水線）功能，包括基本的讀/寫、integer和控制操作。從而避免了內(nèi)存、I/O等方面的系統(tǒng)差異的大多數(shù)影響。

嵌入式微處理器基準(zhǔn)評(píng)測協(xié)會(huì)（EMBC）是一個(gè)具有廣泛行業(yè)代表性的組織：英特爾、德州儀器、ARM、Realtek和諾基亞是其中一些比較著名的成員。

既然我們已經(jīng)了解了這些，為了更好地評(píng)估Micro Magic的說法，下一步就是運(yùn)行我們自己的一些CoreMark基準(zhǔn)測試。這里我們所需要做的就是克隆它的GitHub存儲(chǔ)庫，然后發(fā)出make 命令-XCFLAGS=“-DMULTITHREAD=8-DUSE_FORK=1” 如果要一次在多個(gè)線程/內(nèi)核上進(jìn)行測試，則可以選擇帶參數(shù)。

用來比較測試的設(shè)備是手頭現(xiàn)有的一臺(tái)蘋果M1 Mac Mini，以及一臺(tái)配備Ryzen 7 4700u的宏碁Swift 3。獲得原始性能分?jǐn)?shù)比獲得真正可比的功率要容易得多。在Ryzen的Linux系統(tǒng)上，我使用實(shí)用的turbostat在測試運(yùn)行時(shí)獲取Core和Package電源讀數(shù)。

對(duì)于Apple M1，我無法使用像turbostat這樣精細(xì)的數(shù)據(jù)，所以對(duì)于該平臺(tái)，我選擇了整個(gè)系統(tǒng)的電量消耗，只是簡單地從測試時(shí)的持續(xù)讀數(shù)中減去了桌面空閑時(shí)的讀數(shù)。這是非常粗糙的，并且我提醒讀者不要太依賴于僅從這些數(shù)字上比較M1和Swift 3的效率——但是對(duì)于Micro Magic的新型RISC-VCPU來說，這已經(jīng)足夠好了。

目前，Micro Magic CPU是單核的，盡管Huang表示可以“輕松”構(gòu)建25核。Micro Magic提供了3GHz、4.25 GHz和5 GHz時(shí)的性能數(shù)據(jù)。在最高能效的3GHz時(shí)鐘頻率下，Micro Magic CPU的得分大約是Ryzen 4700u或Apple M1的CoreMark的四分之一。以最高性能的5GHz，性能超越了兩個(gè)對(duì)比設(shè)備的3分之一。

這足以讓我們知道，Micro Magic芯片目前的形式并不是手機(jī)或筆記本用例中傳統(tǒng)的ARM和x86 CPU巨頭的競爭對(duì)手，但它已經(jīng)超越此前的RISC-V。在3GHz的高效時(shí)鐘頻率下，Micro Magic CPU的速度幾乎是SiFive的Freedom U540 CPU單線程運(yùn)行速度的三倍。在5GHz的頻率下，它超過了SiFive的四核心方案。

Odroid板上MicroMagic CPU，在10秒內(nèi)獲得8200iterations/秒。連接到板上的萬用表的讀數(shù)是69mm——根據(jù)Micro Magic的說法，這是在運(yùn)行期間進(jìn)行的測量，而不是在之后的空閑時(shí)間。

大約只有世界級(jí)x86和ARM移動(dòng)處理器的四分之一的性能，Micro Magic CPU聽起來沒什么大不了。但當(dāng)我們把能源效率考慮在內(nèi)時(shí)，事情就變得瘋狂起來。在生成上述圖表時(shí)，我在Ryzen 4700U上使用了核心電源（而不是總封裝電源），并在Gnome3臺(tái)式機(jī)關(guān)閉的情況下進(jìn)行了測試。對(duì)于Apple，我只能訪問整個(gè)系統(tǒng)的功耗，因此我從“被測”功耗中減去了“桌面空閑”功耗。

在檢查電源效率時(shí)，我測試了單線程和多線程的Apple和AMD CPU。毫不奇怪，當(dāng)每個(gè)可用CPU線程使用一個(gè)工作線程時(shí)，這兩個(gè)部件每瓦產(chǎn)生的性能都會(huì)更高。這些都沒有對(duì)Micro Magic的能耗領(lǐng)先地位產(chǎn)生太大影響。

在4.25GHz的頻率下，MicroMagic可以用不到三分之一的功率完成Ryzen 4700U相同的工作負(fù)載。在3GHz時(shí)，這個(gè)數(shù)字驟降到所需電量的八分之一以下。

Linux操作系統(tǒng)已經(jīng)支持RISC-V架構(gòu)——所以對(duì)于那些僅僅需要提供良好性能和極高的功耗效率的headless或接近headless的控制器來說，Micro Magic的新CPU很可能已經(jīng)達(dá)到了這一目標(biāo)。當(dāng)然，一旦你開始談?wù)撜麄€(gè)消費(fèi)者友好型系統(tǒng)，事情就變得相當(dāng)復(fù)雜了。即使不考慮GPU和LTE調(diào)制解調(diào)器等硬件因素，基于非arm架構(gòu)打造一款完整的Android手機(jī)也可能是一項(xiàng)復(fù)雜的工程。

話雖如此，值得一提的是， Micro Magic的性能已經(jīng)超過了一些手機(jī)的CPU。即使在它所述的頻率下——第一個(gè)3GHz頻率，Micro Magic CPU超過高通驍龍820。驍龍820不再是世界級(jí)的了，但它也絕不是弱雞，它是三星Galaxy S7美國版的處理器。

如果我們使用EMBC發(fā)布的驍龍820單核評(píng)分和Anandtech的單核CPU功率測試結(jié)果，我們得到大約16000 CoreMark每瓦。這是Ryzen 4700u單線程運(yùn)行效率的三倍，Ryzen在運(yùn)行最佳多線程工作負(fù)載時(shí)略好一些。

換句話說，Micro Magic的原型CPU比一個(gè)相當(dāng)現(xiàn)代但仍然功能強(qiáng)大的智能手機(jī)CPU速度快得多，能耗表現(xiàn)也優(yōu)異的多。

結(jié)論

所有這些聽起來都非常令人興奮——Micro Magic的新原型機(jī)使用Linux已經(jīng)在其上運(yùn)行的指令集，在很小的功率前提下就能提供穩(wěn)定的智能手機(jī)級(jí)別的性能。此外，這家公司并不是一個(gè)無名小卒。

Micro Magic成立于1995年，以2.6億美元的價(jià)格出售給Juniper Networks，并于2004年以原始創(chuàng)始人的名字重生。創(chuàng)始人Mark Santoro和Lee Tavrow最初在Sun Microsystems工作，并領(lǐng)導(dǎo)了開發(fā)300MHz SPARC微處理器的團(tuán)隊(duì)。Huang補(bǔ)充：“Santoro也在蘋果公司工作過。”

Micro Magic打算使用IP許可模式向客戶提供新的RISC-V設(shè)計(jì)。RISC-V只需要當(dāng)下Arm架構(gòu)中十分之一的操作碼——進(jìn)一步簡化了設(shè)計(jì)問題，因?yàn)镽ISC-V CPU設(shè)計(jì)可以在航天飛機(jī)中運(yùn)行，與其他設(shè)計(jì)共享晶圓上的空間。

話雖如此，這將是一項(xiàng)巨大的工程——例如，將一個(gè)完整的智能手機(jī)生態(tài)系統(tǒng)，比如商用Android，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)新的架構(gòu)。除了構(gòu)建操作系統(tǒng)本身（不僅僅是內(nèi)核，還有用于GPU、Wi-Fi、LTE調(diào)制解調(diào)器等所有硬件的驅(qū)動(dòng)程序），更多第三方應(yīng)用程序開發(fā)商也需要為新的架構(gòu)重新編譯他們自己的應(yīng)用程序。

我們?nèi)匀唤邮躆icro Magic的價(jià)值。雖然我們看到了一個(gè)8200 CoreMark評(píng)分的屏幕截圖，以及69mW的電量讀數(shù)，但我們并不完全清楚這個(gè)電量讀數(shù)是否代表了整個(gè)基準(zhǔn)測試運(yùn)行。

不過，這仍然是一個(gè)令人興奮的進(jìn)展。新設(shè)計(jì)不僅表現(xiàn)良好，而且大大打破了功耗記錄，而且在生態(tài)上比競爭對(duì)手開放得多。與x86、ARM甚至MIPS不同的是，RISC-V是開放的，并在免版稅的許可下提供。
責(zé)任編輯：tzh