Китайские CPU Feiteng Phytium: новые ARM чипы для десктопа и серверов

Содержание:

• Введение
• Становление Phytium Technology
• Архитектура
• Серверные процессоры Feiteng Tengyun S5000C
• Десктопный процессор Feiteng Tengrui D3000
• Результаты тестов
• Устройства на базе процессоров Feiteng
• Поддерживаемые операционные системы
• Вывод

Введение

Несмотря на то, что мы уже рассказали о 4-х китайских чипмейкерах, список производителей CPU из поднебесной не кончается. Сегодня на повестке дня не такая известная, но не менее интересная компания, которая проделала путь от выпуска чипов для суперкомпьютеров до десктопных и серверных решений для государственных инфраструктур — Phytium Technology. Сегодня мы расскажем вам об архитектурных решениях компании Phytium Technology, какие продукты чипмейкера представлены на рынке CPU в наши дни, сравним эти процессоры с конкурентами и представим несколько устройств на базе этих чипов.

Становление Phytium Technology

Phytium Technology, в отличие от многих других китайских или международных компаний, была основана не так давно — в 2014-ом году. Своему появлению Phytium Technology обязана компании-производителю электронных компонентов China Electronic Information Industry Group, а также правительству района Тяньцзинь Биньхай и Тяньцзиньскому научно-исследовательскому институту передовых технологий. Основным предназначением компании была не только разработка CPU, но и проведение научных исследований в области полупроводниковых технологий в целях создания новых, передовых решений. На базе этих разработок Phytium до сих пор выпускает устройства, которые интегрируются не только в коммерческий сегмент рынка, но и используются в важнейших государственных сетевых инфраструктурах.

Вследствие этого китайское правительство активно спонсирует Phytium Technology и регулярно вручает ей различные награды за инновационные решения и стратегически важные разработки. Всего за 10 лет своего существования, Phytium получила ряд наград и премий, в том числе от главнейших государственных органов КНР, в том числе Министерства науки и технологий, а также Комиссии по надзору и управлению государственными технологическими активами. Известия о достижениях компании Phytium смогли выйти даже за пределы Китая, причем, на западе их приняли совсем не позитивно, посчитав Phytium одной из угроз лидерства микропроцессорной индустрии США. Вследствие этого, в 2021-ом году Phytium попала в “черный список” США и подвергались особенно серьезным санкциям, однако, это не помешало компании продолжить свое развитие и выпускать собственные передовые решения и внедрять новые технологии в свои CPU.

Архитектура

Серия процессоров Feiteng изначально не принадлежала компании Phytium Technology — первые чипы этой линейки были разработаны корпорацией China Electronic Information Industry Group (CEC) и представляли собой решения, совместимые с архитектурой чипов LA64 на базе набора команд VLIW с удлиненными инструкциями. Эти устройства, получившие название FT64, являлись 64-битными SoC-процессорами и применялись в качестве аппаратных ускорителей для китайских суперкомпьютеров YinHe. Позднее CEC отказалась от архитектуры LA64 и перешла на свободную, более перспективную архитектуру SPARCv9 с набором инструкций RISC, в результате чего в 2011 году появились процессоры FeiTeng-1000. Однако, в какой-то момент CEC приняла решение отказаться от выпуска собственных процессоров, сконцентрировав усилия на более простых разработках, таких как электронные компоненты. Однако, наработки серии FeiTeng не пропали даром — они были переданы недавно созданной компании, которой и являлась Phytium.

Наработки CEC на базе SPARC64 позволили новой компании сразу же начать создавать последующие чипы линейки FeiTeng, которые начали активно применяться в китайских исследовательских центрах, критически важных государственных инфраструктурах и суперкомпьютерах Tiahne, которые ранее входили в рейтинг ТОP-500. Со временем, руководство компании Phytium осознало, что архитектура SPARC64 не способна вывести компанию на позиции лидера индустрии, поэтому было принято решение в очередной раз мигрировать на другую архитектуру, которая подавала больше надежд. Но новой архитектурой стала не одна из уже представленных на рынке архитектура, а собственная платформа на базе ARMv8 с измененными блоками для целочисленных вычислений и вычислений с плавающей запятой — FTC. Этот переход стал третьей миграцией на новую архитектуру за всю историю компании Phytium, что указывает на ее гибкость и готовность легко переходить на более передовые архитектуры. Именно на архитектуре FTC компания Phytium выпустила свои наиболее современные решения для десктопных и серверных систем — D3000, S5000C и S2500.

Серверные процессоры Feiteng Tengyun S5000C

Процессоры Tengyun S5000C — это линейка передовых, высокопроизводительных серверных чипов 2023 года выпуска, включающая в себя 64, 32 и 16 ядерную модель, предназначенные для интеграции в корпоративные и государственные инфраструктуры. Благодаря архитектуре FTC862, S5000C совместим со всеми наборами команд для ARMv8.2, а также чип поддерживает аппаратную виртуализацию, национальные алгоритмы шифрования SM2, SM3, SM4, спецификацию архитектуры безопасности PSPA 1.0 и улучшенную производительность вычислений с плавающей запятой в целочисленном и двоичном формате. Помимо этого, объем кэша L3 процессоров S5000C достигает 32-х МБ для старшей модели, что соответствует объему кэша у решений конкурентов. Еще одной особенностью чипов S5000C является поддержа аналога технологии Hyper-Threading, что далеко не так часто встречается на рынке китайских микропроцессоров. Многопоточность значительно увеличивает производительность процессоров S5000C, что позволяет использовать их во множестве сценариев, включая облачные вычисления, обработка больших данных, разработка ИИ и других областях.

Изначально компания Phytium планировала разработать S5000C на 7-нм техпроцессе и интегрировать в старшую модель вплоть до 80 ядер, однако, санкции США помешали реализовать эти задумки, поэтому кол-во ядер и техпроцесс новых решений остался на уровне процессоров предыдущего поколения. Несмотря на это, сегодня новые решения компании Phytium имеют кратный прирост в производительности, например, чипы S5000C имеют в 2 раза большую производительность на одно ядро, чем процессоры предыдущего поколения S2500. Благодаря высокой производительности и ряде технологических нововведений, процессоры Tengyun S5000C в 2024-ом году стали победителем премии “Продукт народной изобретательности”. Более того, чипы S5000C получили ошеломительный успех и, согласно отчету компании China Electronic Information Industry Group, всего за год было продано более 10 миллионов процессоров S5000C.

Характеристики Feiteng Tengyun S5000C

Передовой серверный процессор Feiteng Tengyun S5000C. Источник: Baidu.

Десктопный процессор Feiteng Tengrui D3000

Feiteng Tengrui D3000 — это передовой 8-ми ядерный чип 2024 года выпуска на архитектуре FTC862, разработанный для интеграции в высокопроизводительные ПК, ноутбуки и компактные серверы. Поскольку архитектура FTC862 является фирменной модификацией ARM, чип Tengrui D3000 совместим с 64-х разрядным набором команд ARMv8 и поддерживает режимы работы ARM64 и ARM32. Помимо этого, у процессора D3000 есть весьма интересное преимущество — он имеет до 8-ми МБ кэш-памяти L4. Кроме того, эти десктопные решения включают в себя расширенный набор инструкций ARM NEON, а также поддерживают аппаратную виртуализацию. Для обеспечения лучших показателей защиты, Phytium интегрировала в свои чипы спецификацию архитектуры безопасности PSPA 2.0, а также китайские национальные алгоритмы криптографического шифрования, такие как SM2, SM3, SM4, что позволяет реализовывать их не только в рамках пользовательского сегмента рынка, но в секторе государственных инфраструктур. Практически сразу же после своего выхода, Feiteng Tengrui D3000 был признан самым производительным десктопным процессором в Китае, что говорит свидетельствует о серьезном скачке развития. 

Характеристики Feiteng Tengrui D3000

Характеристика	D3000
Архитектура	FTC862
Техпроцесс	16-нм TSMC
Сокет	BGA
Кол-во ядер	8 ядер / 8 потоков
Тактовая частота	2,5 ГГц
Контроллер памяти	2-х канальный DDR4-3200/DDR5-5600
Объем памяти	64 ГБ ECC REG
TDP	50 Вт

Десктопный процессор последнего поколения Feiteng Tengrui D3000. Источник: Baidu.

Результаты тестов

Китайские энтузиасты провели несколько тестов десктопных процессора Feiteng Tengrui D3000 в средах SPEC2006 и SPEC2017. Тест производительности SPEC2006 показал, что одноядерная производительность чипа D3000 более чем в 2,5 раза выше одноядерной производительности процессора предыдущего поколения D2000, а общая производительность в 2,5 раза выше, чем у D2000. Пользователи утверждают, что производительность D3000 примерно равна показателям процессора Intel Сore i5 десятого поколения, выпущенного в 2020 году. 

В тестовой среде SPEC2017 показатели одноядерной производительности  D3000 при работе с целыми числами достигло 5,44, а при работе всех ядер результаты достигли 36,5. При выполнении операций с плавающей запятой одноядерная производительность равнялась 6,53, а производительность всех ядер составила 30 пунктов. Согласно заявлениям китайских обзорщиков, эти показатели обходят многие другие китайские процессоры того же уровня и они могут отлично показывать себя при выполнении большинства повсеместных задач, например, для запуска офисных программ или для обработки изображений.

Результаты тестов процессора Tengrui D3000 в среде SPEC2017. Источник: Baidu.

Устройства на базе процессоров Feiteng

Несколько примеров устройств на базе чипов семейства Feiteng:

Сервер Sunucu LOONGCC D22FG11 на базе Feiteng Tengyun S2500

LOONGCC D22FG11 — это стоечный двухсокетный сервер с форм-фактором 2U на базе чипов Feiteng Tengyun S2500. Сервер поддерживает до 128-и ядер и предназначен для интеграции в дата-центры и корпоративные системы для развертывания приложений. По заявлениям производителя, сервер обеспечивает высокую производительность и масштабируемость, близкую к решениям на базе чипов с архитектурой x86. Сервер LOONGCC D22FG11 имеет следующий набор характеристик:

• Кол-во процессоров — 2x Feiteng Tengyun S2500;
• Слоты памяти — 16 слотов DDR4;
• Максимальный объем памяти — до 2-х ТБ ECC REG;
• Стандарт интерфейса — PCIe 3.0;
• Кол-во слотов PCIe — 6;
• Источники питания — 2x 2200 Вт.

Север на базе процессоров Feiteng Tengyun S2500. Источник: Baidu.

ПК Lenovo Kaitian M90f G1s на базе Feiteng Tengrui D3000

Kaitian M90f G1s — это недавно анонсированный персональный компьютер от компании Lenovo на базе 8-ми ядерного десктопного процессора Feiteng Tengrui D3000. Точные характеристики компьютера в данный момент неизвестны, однако, Lenovo заявила, что в них будет использоваться память формата DDR5, а также будет интегрирован ИИ-помощник, разработанный компанией Phytium и оптимизированный для работы с процессорами Tengrui D3000.

Персональный компьютер Kaitian M90f G1s на базе процессоров Feiteng Tengrui D3000. Источник: Baidu.

Поддерживаемые операционные системы

Несмотря на то, что китайские разработчики выпустили не один десяток собственных дистрибутивов Linux, многие местные производители процессоров, например, линеек Loongson и Kunpeng, продолжают создавать фирменные операционные системы, раскрывающие все возможности их центральных процессоров. Однако, компания Phytium является исключением, сконцентрировав силы не на создании собственной ОС, а на улучшении совместимости с уже готовыми решениями от местных разработчиков. Процессоры линейки Feiteng совместимы с большинством китайских ОС на базе Linux, например, Kirin, NeoKylin, Tencent OS, а также специальной операционной системой, выпущенной для чипов Zhaoxin — Unity OS. Но чипы Feiteng совместимы не только с китайскими ОС, но и рядом международных дистрибутивов Linux, например, Debian и Red Hat, благодаря чему пользователи со всего мира могут использовать эти китайские чипы в своих инфраструктурах. Более того, компания Phytium также разработала компилятор PhyFusion, чтобы пользователи могли с легкостью запускать на своих устройствах софт для чипов архитектуры x86, например, операционную систему Windows.

Запуск виртуальной машины с Windows 11 на процессорах Feiteng Phytium с помощью инструмента PhyVirt. Источник: Baidu.

Вывод

Семейство процессоров Feiteng от компании Phytium в очередной раз доказало, что китайской микропроцессорной индустрии не страшна технологическая изоляция, а санкции США не ослабляют это направление, а мотивируют разработчиков создавать новые, инновационные и, самое главное, независимые решения. Feiteng Phytium не только показывают впечатляющую производительность для китайского рынка, но и вводит собственную архитектуру, как это сделала компания Loongson со своей платформой LoongArch, что также говорит об отсутствии стагнации в китайском сегменте рынка. В свою очередь, серьезная конкуренция из-за обилия отечественных микропроцессоров побуждает компании продолжать создавать более востребованные и производительные решения. Команда ServerFlow продолжает следить за развитием китайской микропроцессорной индустрии и проинформирует вас при появлении интересных новинок.