HiFive Unmatched: знакомство с вычислительным опытом RISC-V

Эксперименты с отладочной платой HiFive Unmatched RISC-V от SiFive в течение последних нескольких недель казались чем-то вроде шага назад во времени. Этот опыт оставил у меня чувство легкой ностальгии. Представьте это.

Это 1997 год. Я второкурсник старшей школы. После уроков я направляюсь к своему другу домой, потому что прибыл долгожданный компакт-диск с чем-то под названием «Slackware Linux». Он установлен на ПК 486DX4 100, который живет в плохо освещенном недостроенном подвале. 30-минутные бесплатные звонки от местного провайдера в день используются для загрузки «архивов» с «Кермитом». Linux странный и запутанный, но мне нравятся пингвины.

Кажется знакомым для любого из вас? Мой недавний опыт установки и запуска Ubuntu на платформе разработки HiFive Unmatched от SiFive действительно пробудил воспоминания о том первом знакомстве с Linux. Вплоть до мелких деталей, таких как сидение на полу в подвале и чтение руководств, без которых я был бы беспомощен. Претензия HiFive Unmatched на славу, его ЦП RISC-V усугубила это чувство, вытащив из-под меня ковер знакомых архитектур ЦП и став вызовом, когда пришло время запускать программное обеспечение, которое я чаще всего использую ежедневно. Это было полное Linux-дежавю конца 90-х.

Что такое RISC-V?

Созданная Калифорнийским университетом в Беркли в 2010 году, RISC-V представляет собой архитектуру набора инструкций (ISA) компьютера с сокращенным набором команд (RISC) с открытым исходным кодом, вокруг которой любой может разработать ЦП. Это не лицензия с авансовыми платежами и постоянными лицензионными платежами, как, например, у Arm. Тем не менее, проекты, основанные на архитектуре, не обязательно должны быть с открытым исходным кодом, и для производства физических процессоров вам потребуется гораздо больше денег и ресурсов, чем обычно думают, когда слышат термин «оборудование с открытым исходным кодом». Заказать нестандартный кремний не так просто, как изготовить нестандартную печатную плату, по крайней мере, пока.

кластер портов hive

Кто такой SiFive? Создатели HiFive не имеют себе равных

SiFive была основана в 2015 году и является одним из крупнейших и наиболее известных сторонников архитектуры RISC-V. С тех пор компания накапливает ресурсы, необходимые для реализации своего видения процессоров RISC-V.

Доступ разработчика к собственному оборудованию является критически важным компонентом развертывания и внедрения новой микроархитектуры. На сегодняшний день SiFive выпустила несколько плат для разработки со своими чипами, последней из которых является HiFive Unmatched, которая оснащена текущим флагманом SiFive FU740 SoC («F» означает Freedom).

непревзойденные характеристики
Процессор, на котором работает SiFive FU740, представляет собой реализацию RISC-V, которая включает в себя некоторые дополнительные функции. В основе конструкции лежит 64-битный четырехъядерный процессор RV64GC, работающий на частоте 1,2 ГГц. Часть «RV64» говорит сама за себя, но следующие за ней буквы важны для понимания. «Уменьшенный» встроен в название RISC, и для создания процессора общего назначения необходимо добавить некоторые расширения, которые обычно считаются само собой разумеющимися в x86-стране. В этом случае часть имени «GC» означает, что включены расширения для целочисленного умножения и деления, атомарных инструкций (синхронизация использования памяти), а также операций с плавающей запятой одинарной и двойной точности.

Осмотр непревзойденного HiFive

После извлечения из упаковки HiFive Unmatched представляет собой скромную плату Mini-ITX, на которой визуально преобладает пара небольших радиаторов. Радиатор с активным охлаждением расположен над самой SoC FU740, а пассивный радиатор закрывает микросхему коммутатора PCIe. Впечатляет то, что в систему встроено 16 ГБ памяти DDR4 1866 МТ/с, что является благом для начинающих разработчиков RISC-V. Физический слот PCIe 3.0 x16 HiFive Unmatched имеет восемь линий подключения. Большой встроенный слот PCIe x4 M.2 предназначен для твердотельного накопителя NVMe, а меньший слот x1 предназначен для подключения Wi-Fi.

улей непревзойденный топ
На плате имеется пара 3-контактных разъёмов для вентиляторов с ШИМ-управлением на случай, если возникнет необходимость в дополнительном охлаждении (но, скорее всего, этого не будет). На обратной стороне платы, обращенной к внешнему миру, находится набор из четырех портов USB 3.2 Gen 1 и порт Gigabit Ethernet. Также на задней стороне платы видны слот для карты microSD и порт Micro-USB, о которых мы вскоре поговорим.


RISC-V и непревзойденный HiFive: с чего начать?

В отличие от моего друга, кратко описанного во вступлении, я не стал гуру Linux и талантливым программистом. Я баловался с Linux для различных личных и профессиональных нужд на протяжении многих лет. Тем не менее, я, как правило, оставался случайным пользователем Linux, который просто в нем для пингвинов ( например, все мои загрузки классов TF2 включают Tux на поясе ). Hifive непревзойденный смокинг 2
Тем не менее, я все еще стремился попробовать HiFive Unmatched. Даже если бы я не был экспертом по Linux, по крайней мере, я мог бы зайти в BIOS, установить загрузочное устройство на флэш-накопитель и подготовиться к его установке, верно? Неправильный. Я установил в слот запасной Radeon R7 240, недавно снятый со старого ПК, нажал встроенный выключатель питания и несколько минут смотрел на пустой экран, пока не решил, что мне нужен RTFM.

К счастью, краткое руководство SiFive довольно хорошее. Я быстро узнал, что на борту есть чип эмулятора последовательного порта FTDI, который можно использовать для SSH в HiFive Unmatched с отдельного ПК с помощью прилагаемого USB-кабеля. Я также узнал, что мне нужно вставить прилагаемую карту microSD в слот на Unmatched, чтобы у него было место для загрузки, прежде чем он оживет.

С этими настройками я снова включил плату и наблюдал за своим терминалом PuTTy, поскольку он держал меня в курсе процесса загрузки. Кстати, USB-интерфейс питается от хост-компьютера, поэтому вы можете подключиться к сеансу вне зависимости от того, включен Unmatched или нет. После нескольких минут просмотра данных только через PuTTy процесс загрузки обнаружил установленную мной графическую карту и инициализировал ее, активировав экран и предоставив мне клон того, что я мог видеть в окне терминала. Это было некоторым облегчением, потому что HiFive предлагает карты серии RX 500 для Unmatched. Наконец, я вошел в систему с учетными данными из руководства и вскоре оказался в среде рабочего стола Xfce по умолчанию.

Изучение основ

Теперь, когда я мог загружаться на работающий рабочий стол Linux, следующим логическим шагом было снести все это и установить свежую копию Ubuntu на диск NVMe и посмотреть, как заставить систему загружаться с него. Это оказалось более сложным процессом, чем я себе представлял, и оказалось отличным опытом обучения из-за некоторых ошибок, которые я допустил на этом пути.

В том, что я сейчас считаю большой победой для своих знаний о Linux, я потратил значительное количество времени на переустановку образа диска, рыскание по темам форума, прослушивание друзей в Slack и гугление сообщений об ошибках, но безрезультатно. Никакое количество подталкиваний GParted, настройка U-Boot или любые другие эзотерические махинации с командной строкой не могли убедить HiFive Unmatched загружаться с чего угодно, кроме SD-карты, с которой он поставлялся.

линукс рабочий стол
Короче говоря, я бы сэкономил себе много времени, если бы не предполагал, что смогу создать образ SSD с помощью Ubuntu при загрузке с карты microSD, поставляемой с платой. Вместо этого я должен был следовать приведенному здесь руководству к письму, когда в нем говорилось, что нужно начать со свежего образа Ubuntu, с которым он связан. После загрузки рекомендуемого изображения на новую карту шаги в руководстве сработали отлично.

Моей новой выбранной картой microSD была Samsung EVO Select емкостью 64 ГБ, а в качестве накопителя NVMe — Western Digital Blue SN550 емкостью 1 ТБ. SiFive рекомендует твердотельный накопитель Samsung серии 970 EVO, но WD Blue работал без проблем. У меня не было предусмотрительности, чтобы заранее вытащить секундомер, но запуск apt update/upgrade после того, как система, наконец, загрузилась с SSD, был значительно быстрее, чем то же самое на карте microSD. Несмотря на то, что ввод-вывод является лишь частью уравнения производительности, любой, кто использует эту систему, вероятно, захочет максимально оптимизировать производительность. Таким образом, загрузка с NVMe фактически обязательна.

Краткий обзор производительности

Мне было нелегко собрать данные о производительности HiFive Unmatched. Из-за текущих программных ограничений платформы веб-бенчмарки являются наиболее популярными для достаточно честного сравнения. Это оставило браузер Epiphany единственной игрой в городе. Однако после нескольких попыток дать HiFive Unmatched завершить работу с JetStream 2, мне пришлось вместо этого довольствоваться Speedometer 2.0, потому что система так и не прошла 5-й тест в JetStream (Epiphany смогла выполнить его без проблем на других системах, хотя ). Когда-нибудь я смогу попробовать еще раз в Chromium или Firefox, как только они будут перенесены.

risc v браузер работает
Собрав эти ценные данные, я установил Linux и Epiphany на дополнительные системы, чтобы получить некоторое представление. Я также нанял нескольких друзей, чтобы они установили Epiphany на несколько их основных установок на базе Penguin, чтобы заполнить некоторые сравнительные пробелы. Когда пыль улеглась, Unmatched оказалась позади всех других протестированных нами платформ. Однако это не было неожиданностью и не обязательно является проблемой, учитывая ее роль в качестве платформы для разработки.

непревзойденный эталон производительности hifive

Как видите, Unmatched не совсем подходит для повседневной езды. С учетом того, что это только один показатель производительности, 5-ваттный Broadwell M-5Y10 в моем 6-летнем Asus UX305 (мой личный минимальный порог для «достаточно хорошей» производительности в Интернете) значительно быстрее, чем FU740. Даже почти сносный 2-ваттный Atom x5-Z8350, который питает мой аквариум Rock Pi X , превосходит FU740 более чем в 5 раз.

Тем не менее, на данном этапе находиться в пределах досягаемости от вездесущего Raspberry Pi 3 многообещающе. Еще через пару поколений повышение производительности (и снижение цен) может сделать относительно высокопроизводительный одноплатный компьютер RISC-V для любителей жизнеспособным, и это будет иметь большое значение.

Корпус, который может понравиться только материнской плате

Поскольку производительность Unmatched не делает его хорошим в фигуральном плане, я решил, что мне нужно, по крайней мере, сделать так, чтобы он выглядел хорошо физически. Голая плата сама по себе достаточно привлекательна, но я хотел дать ей дом в подходящем корпусе. Проблема заключалась в том, что ни один из корпусов Mini-ITX, которые у меня были, не мог работать с видеокартой. К счастью, у меня есть 3D-принтер. После недолгих поисков остановился на этой модели от NiceDepth . Он был разработан для размещения низкопрофильной карты и блока питания Pico, которые я уже использовал с Unmatched.

Hifive непревзойденный чехол с принтом

Из-за комбинации сопла 0,6 мм и не совсем сухой нити, отпечаток получился немного более размытым, чем предполагалось, но меня это устраивает. Мне пришлось распечатать его двумя половинками и склеить вместе, потому что мой Prusa Mini слишком мал, чтобы печатать корпуса Mini-ITX одним куском. Я также напечатал специальный монтажный кронштейн для видеокарты на основе этого дизайна, потому что я потерял оригинал, и он все равно не подходил бы идеально.

Hifive непревзойденные фонари корпуса
Съешь свое сердце, закаленное стекло.
Все собрано вместе, с установленным экраном ввода-вывода и разъемом для блока питания Pico, установленным сзади, вся сборка выглядит чертовски шикарно, особенно в темноте. Здесь нет RGB-светодиодов, простое диагностическое освещение HiFive Unmatched просто сияет в этом корпусе в стиле Вороного. В целом, я бы сказал, что эта система выглядит как идеальный компаньон для той клавиатуры Das с пустой крышкой, которую вы купили, когда вам было 24 года, и пусть люди верят, что вы все еще программируете с Дворжаком (да, вы знаете, кто вы).

Примечательно, что в этом корпусе отсутствуют какие-либо кнопки питания или сброса. К тем, что встроены в доску, легко добраться с помощью маленького, тупого и непроводящего инструмента для тыка по вашему выбору благодаря всем отверстиям в конструкции. Это тоже хорошо, потому что одна из главных странностей этой платы заключается в том, что ее нельзя сбросить в программном обеспечении, вы должны нажать кнопку ( да, действительно ). Однако у Unmatched есть традиционный набор разъемов на передней панели.

Этот раздел был бы неполным, если бы я не признал вопиющую жертву качеством, которую я принес во имя эстетики. В отличие от других компонентов, которые я подключал к Unmatched, модуль Wi-Fi (AX200NGW) и набор антенн, которые я использовал, были в списке рекомендуемых. Меня очень позабавило заявление антенны о том, что «Этот товар поставляется профессионалам, от вас ожидается, что вы знаете, что делаете». Тем не менее, я чувствовал себя гораздо менее самодовольным после того, как приклеил неудобные разъемы к карте Wi-Fi и втиснул антенны между задней частью платы и самим корпусом, потому что не хотел их видеть. В конечном счете, это, вероятно, не имело значения, потому что, используя проводной Ethernet или Wi-Fi, HiFive Unmatched не мог манипулировать интернет-трафиком быстрее, чем около 40 Мбит/с. Так что я не чувствую себя слишком плохо об этом.

улей непревзойденный угол

Непревзойденный HiFive: готовность к разработке RISC-V

HiFive Unmatched от SiFive стоимостью 665 долларов не является обычным одноплатным ПК или диковинкой для любителей. У этой платы есть серьезная работа в качестве представителя и первопроходца для будущей разработки аппаратного и программного обеспечения RISC-V. Это также представляет собой значительную и значимую приверженность оборудованию с открытым исходным кодом, что заслуживает похвалы.

Как продукт, вы, вероятно, уже знаете, можете ли вы правильно использовать HiFive Unmatched или нет. Я считаю, что достаточно сообщил, что я не совсем на этом уровне, но я развлекаюсь и просвещаюсь, проводя время с этим. Если вы можете правильно его использовать, HiFive Unmatched от SiFive станет надежной и функциональной платформой, которая действительно не имеет себе равных на сегодняшнем рынке. Я с нетерпением жду, что будет дальше.

Источник (англ.)

Поставить оценку
Кофебрейкер | Интернет-журнал