一家位于加州森尼維爾的小型電子設計公司Micro Magic Inc 。已經(jīng)設計生產出了一種RISC-V架構CPU，其效率比世界領先的競爭對手高出數(shù)倍，同時還保持著不錯的性能。

第一次注意到Micro Magic是EETimes本周的一篇報道，聲稱該公司設計制造出世界上最快的RISC-V CPU。Micro Magic的顧問Andy Huang聲稱，在1.1V電壓下可達到5GHz和13，000CoreMark（一種基準測試工具）。一個運行在標稱值為0.8V的Micro Magic內核可以在4.25GHz上提供11，000 CoreMark，僅消耗200mW。對此，Andy Huang創(chuàng)建了FineSim電路模擬器進行演示，在Odroid板上運行的內核的演示中，在0.8V時達到4.327GHz，在1.1V時達到5.19GHz。

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

什么是CoreMark？

在評估Micro Magic的新CPU時，首先要弄清楚什么是CoreMark，以及一個高性能的CPU到底要達到多少CoreMark。CoreMark是由嵌入式微處理器基準評測協(xié)會（Embedded Microprocessor Benchmark Consortium）發(fā)布的一款簡化的CPU基準測試工具，CoreMark標準的測試方法很簡單，就是在某配置參數(shù)組合下單位時間內跑了多少次CoreMark程序，其指標單位為CoreMark/MHz。CoreMark數(shù)字越高，意味著性能更高。CoreMark只關注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評測協(xié)會（EMBC）是一個具有廣泛行業(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，為了更好地評估Micro Magic的說法，下一步就是運行我們自己的一些CoreMark基準測試。這里我們所需要做的就是克隆它的GitHub存儲庫，然后發(fā)出make 命令-XCFLAGS=“-DMULTITHREAD=8-DUSE_FORK=1” 如果要一次在多個線程/內核上進行測試，則可以選擇帶參數(shù)。

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

對于Apple M1，我無法使用像turbostat這樣精細的數(shù)據(jù)，所以對于該平臺，我選擇了整個系統(tǒng)的電量消耗，只是簡單地從測試時的持續(xù)讀數(shù)中減去了桌面空閑時的讀數(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”構建25核。Micro Magic提供了3GHz、4.25 GHz和5 GHz時的性能數(shù)據(jù)。在最高能效的3GHz時鐘頻率下，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，性能超越了兩個對比設備的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或筆記本用例中傳統(tǒng)的ARM和x86 CPU巨頭的競爭對手，但它已經(jīng)超越此前的RISC-V。在3GHz的高效時鐘頻率下，Micro Magic CPU的速度幾乎是SiFive的Freedom U540 CPU單線程運行速度的三倍。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，這是在運行期間進行的測量，而不是在之后的空閑時間。

大約只有世界級x86和ARM移動處理器的四分之一的性能，Micro Magic CPU聽起來沒什么大不了。但當我們把能源效率考慮在內時，事情就變得瘋狂起來。在生成上述圖表時，我在Ryzen 4700U上使用了核心電源（而不是總封裝電源），并在Gnome3臺式機關閉的情況下進行了測試。對于Apple，我只能訪問整個系統(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，我測試了單線程和多線程的Apple和AMD CPU。毫不奇怪，當每個可用CPU線程使用一個工作線程時，這兩個部件每瓦產生的性能都會更高。這些都沒有對Micro Magic的能耗領先地位產生太大影響。

在4.25GHz的頻率下，MicroMagic可以用不到三分之一的功率完成Ryzen 4700U相同的工作負載。在3GHz時，這個數(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——所以對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)達到了這一目標。當然，一旦你開始談論整個消費者友好型系統(tǒng)，事情就變得相當復雜了。即使不考慮GPU和LTE調制解調器等硬件因素，基于非arm架構打造一款完整的Android手機也可能是一項復雜的工程。

話雖如此，值得一提的是， Micro Magic的性能已經(jīng)超過了一些手機的CPU。即使在它所述的頻率下——第一個3GHz頻率，Micro Magic CPU超過高通驍龍820。驍龍820不再是世界級的了，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單核評分和Anandtech的單核CPU功率測試結果，我們得到大約16000 CoreMark每瓦。這是Ryzen 4700u單線程運行效率的三倍，Ryzen在運行最佳多線程工作負載時略好一些。

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

結論

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

Micro Magic成立于1995年，以2.6億美元的價格出售給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，并領導了開發(fā)300MHz SPARC微處理器的團隊。Huang補充：“Santoro也在蘋果公司工作過?！?/p>

Micro Magic打算使用IP許可模式向客戶提供新的RISC-V設計。RISC-V只需要當下Arm架構中十分之一的操作碼——進一步簡化了設計問題，因為RISC-V CPU設計可以在航天飛機中運行，與其他設計共享晶圓上的空間。

話雖如此，這將是一項巨大的工程——例如，將一個完整的智能手機生態(tài)系統(tǒng)，比如商用Android，轉變?yōu)橐粋€新的架構。除了構建操作系統(tǒng)本身（不僅僅是內核，還有用于GPU、Wi-Fi、LTE調制解調器等所有硬件的驅動程序），更多第三方應用程序開發(fā)商也需要為新的架構重新編譯他們自己的應用程序。

我們仍然接受Micro Magic的價值。雖然我們看到了一個8200 CoreMark評分的屏幕截圖，以及69mW的電量讀數(shù)，但我們并不完全清楚這個電量讀數(shù)是否代表了整個基準測試運行。

不過，這仍然是一個令人興奮的進展。新設計不僅表現(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。
責任編輯：tzh