Equipe da Universidade de Pequim porta software DFT ABACUS para processador Huawei Kunpeng 920, alcançando aceleração de até 10,7 vezes
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Equipe da Universidade de Pequim porta software DFT ABACUS para processador Huawei Kunpeng 920, alcançando aceleração de até 10,7 vezes

Um grupo de pesquisa liderado por Chen Mohan da Universidade de Pequim adaptou o ABACUS — um pacote de código aberto para teoria do funcional da densidade (DFT) desenvolvido na China — para toda a linha de processadores Huawei Kunpeng 920. Além disso, a equipe otimizou 19 classes diferentes de operadores principais. A Huawei Computing relatou isso em uma publicação de 31 de outubro, conforme noticiado pelo IT Home. O código foi carregado no repositório do projeto no GitHub.

A Teoria do Funcional da Densidade (DFT) é um método fundamental de primeiro princípio para estudar as propriedades de materiais como metais e semicondutores. O ABACUS foi desenvolvido em colaboração com várias instituições e possui mais de mil usuários em mais de cem organizações.

De acordo com os dados da equipe, ao configurar ambos os lados com 28 núcleos e executar 28 processos com um thread por processo, a compilação Kunpeng 920, que utiliza o conjunto de instruções SVE, mostrou uma velocidade de 1,3 a 3,9 vezes superior à de uma CPU x86 padrão ao trabalhar com um conjunto padrão de 10 sistemas materiais contendo de 8 a 216 átomos, incluindo GaAs, MoS2, BaTiO3, ferro e silício. Ao usar o bloco de computação matricial do chip, a aceleração atingiu até 10,7 vezes ao operar em todos os núcleos de um nó. Em casos de DFT estocástica, a equipe registrou um aumento de velocidade de 2,8 a 3,1 vezes para SVE e de 6,1 a 20,1 vezes para a compilação usando o bloco matricial.

A primeira etapa foi a portabilidade, pois diferentes modelos do Kunpeng 920 suportam instruções vetoriais NEON, SVE ou SVE512, bem como um bloco matricial dedicado, que permanecem inutilizados ao usar opções de compilador genéricas. A equipe criou cadeias de ferramentas separadas: para compilações NEON e SVE, foi usado gcc com OpenMPI e OpenBLAS, e para os demais, clang com HMPI e KBLAS da Huawei, além de ter sido adicionada a opção USE_KML para integração da Biblioteca Matemática Kunpeng. Todas as versões compiladas passaram por testes de integração do ABACUS, cobrindo DFT por ondas planas e LCAO Kohn-Sham, DFT estocástica e DeePKS, com resultados consistentes com as implementações principais.

Em seguida, a equipe reescreveu operadores pequenos e frequentemente chamados. A substituição do procedimento recursivo do polinômio geral de Laguerre por um recursivo iterativo permitiu reduzir a complexidade para O(n) e tornou-o aproximadamente oito vezes mais rápido em um teste de milhão. A mudança da busca de interpolação para busca binária reduziu o número médio de comparações em uma tabela de 400 entradas de cerca de 200 para nove. Outras alterações incluíram recursões trigonométricas, elevação de invariantes de ciclo, ajuste de precisão mista e layout de memória, sendo que os resultados numéricos de cada operador foram verificados novamente.

Usando a otimização automática de código no DevKit da Huawei, a equipe também aumentou a velocidade de processamento do caso de carbono de alta densidade de 8 átomos em 2,28 vezes e do caso de silício de 512 átomos em 2,66 vezes no modelo Kunpeng 920 mais novo. A Huawei observa que a experiência de otimização obtida pode ser aplicada a outros softwares científicos.

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A Huawei, em colaboração com a filial da China Telecom na província de Shaanxi, realizou a implantação comercial da tecnologia Massive MIMO de banda dupla 32T32R FDD nas linhas ferroviárias de alta velocidade Shu-Lan e Yinxi. Este equipamento opera simultaneamente nas frequências de 1,8 GHz e 2,1 GHz.

A Huawei afirma que este é o primeiro caso de uso comercial de Massive MIMO FDD em condições de ferrovia de alta velocidade na China. As redes ferroviárias de alta velocidade criam sérios desafios para a cobertura móvel devido à grande distância entre as torres, à velocidade dos trens de até 350 km/h e às perdas de penetração causadas pelos vagões metálicos.

A tecnologia Massive MIMO, que é mais frequentemente usada para aumentar a capacidade em áreas urbanas densamente povoadas, forma feixes mais estreitos em comparação com as antenas tradicionais de amplo feixe. A Huawei alega que essa forma de feixe é adequada para uma rota linear: os feixes podem ser direcionados ao longo dos trilhos, seguir o trem através das células e se adaptar para compensar o efeito Doppler, que poderia degradar a conexão.

A empresa destacou três aspectos chave do design para aplicação em ferrovias. Os feixes adaptativos são projetados para limitar os efeitos de desvio de frequência em alta velocidade. O rastreamento intercelular de feixes e o planejamento coordenado visam reduzir o número de trocas ao cruzar o trem múltiplas células. Além disso, os feixes de transmissão e os pilotos são ajustados para garantir cobertura linear, para que a energia permaneça no corredor e não se disperse em terrenos vazios.

De acordo com o comunicado, as medições realizadas no trecho de Yinxi em Shaanxi mostraram uma expansão da cobertura da célula em aproximadamente 200 metros após a modernização, um aumento de 24% na velocidade média do canal de subida 5G e um aumento na velocidade média do canal de descida de mais de 50%. Os indicadores de melhoria da experiência do usuário foram ainda mais pronunciados: a velocidade do canal de subida na borda da zona aumentou em 95%, e a velocidade do canal de descida em mais de 100%.

Embora o Massive MIMO FDD tenha servido por muito tempo como ferramenta para aumentar a capacidade em macrocélulas urbanas, o posicionamento de 32 transmissores e 32 receptores em um corredor de alta velocidade representa uma tentativa de aplicar este modelo de capacidade urbana a uma célula linear de movimento rápido. A Huawei e a Shaanxi Telecom apresentam a implementação em Shaanxi como uma rede comercial operacional, e não como um experimento de laboratório. Deve-se notar que todos os ganhos de cobertura e capacidade declarados são afirmações da empresa e da operadora desde o anúncio em outubro e não passaram por verificação independente.

UltraRISC apresenta núcleo RISC-V UR-CP400 com suporte a RVA23 e execução fora de ordem de 8 canais
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UltraRISC apresenta núcleo RISC-V UR-CP400 com suporte a RVA23 e execução fora de ordem de 8 canais

A UltraRISC Technology, sediada em Xangai, demonstrou o núcleo de IP de processador UR-CP400. Este núcleo atende ao perfil RVA23, possui execução fora de ordem de 8 canais e foi apresentado na sexta cúpula RISC-V na China, realizada em Shenzhen de 18 a 20 de outubro.

A empresa planeja disponibilizar este desenvolvimento aos clientes no primeiro trimestre de 2027. É importante notar que o UR-CP400 é um núcleo de IP, e não um chip pronto; a UltraRISC licencia seus núcleos para desenvolvedores de chips, que os integram em seus próprios processadores, e também os utiliza em seus próprios produtos de CPU.

De acordo com declarações da UltraRISC, o núcleo atende ao perfil RVA23 — uma aplicação RISC-V que padroniza o conjunto de funcionalidades esperado pelos principais sistemas operacionais e softwares. Ele também suporta a versão 1.0 da extensão vetorial RISC-V. A microarquitetura do núcleo é implementada fora de ordem com emissão de 8 canais e pipeline de 14 estágios.

No protótipo criado em base FPGA, a empresa alcançou um desempenho SPECint2006 superior a 22 operações por gigahertz. Este resultado foi obtido em configuração de emulação FPGA, e não em silício final. Na cúpula, a UltraRISC apresentou um sistema baseado em FPGA que demonstrava o funcionamento deste protótipo. Embora os resultados do FPGA sejam um indicador precoce útil de desempenho por ciclo, eles não fornecem uma representação direta das frequências de clock, consumo de energia ou desempenho de memória do produto final.

Para comparação, o núcleo anterior UR-CP100, usado na CPU de mesa UR-DP1000 com oito núcleos, foi avaliado pela empresa em 10,4 operações por gigahertz no teste SPECint2006 por núcleo. Se o novo número for mantido no silício, o UR-CP400 mais do que dobrará o desempenho inteiro por ciclo em comparação com a geração anterior.

Além disso, a UltraRISC afirma que o UR-CP400 inclui melhorias de virtualização para ambientes de nuvem multinível, projetado para suportar plataformas de CPU de servidor e contém otimizações de hardware direcionadas a cargas de trabalho de IA de agente. A empresa não forneceu detalhes sobre a especificidade dessas mudanças relacionadas à IA.

O diretor técnico Jian Jian apresentou a série UR e os últimos avanços da arquitetura UR-CP400 no fórum de data centers e computação de alto desempenho durante a cúpula. Além do novo núcleo, a UltraRISC demonstrou soluções de sistema construídas em UR-DP1000, incluindo instalações para IA periférica, clusters multi-nó e virtualização.

O lançamento do UR-CP400 ocorreu em uma semana intensa para o desenvolvimento de ponta RISC-V na China, pois várias empresas usaram a cúpula para demonstrar núcleos de servidor e automotivos. Deve-se ressaltar que todos os indicadores de desempenho declarados são alegações da empresa e não passaram por testes independentes.

SpacemiT apresenta processador de servidor V100 com arquitetura RISC-V, suporte a Kunlunxin M100 e Linux
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SpacemiT apresenta processador de servidor V100 com arquitetura RISC-V, suporte a Kunlunxin M100 e Linux

A SpacemiT não desenvolveu seu próprio processador de servidor V100. No Summit RISC-V na China, realizado em Shenzhen em 19 de outubro, a empresa apresentou, em conjunto com a equipe do processador de código aberto XiangShan, três servidores prontos construídos em torno deste chip. Esses sistemas são acompanhados pela validação de aceleradores e suporte a sistemas operacionais, visando a implementação de máquinas baseadas em RISC-V em data centers.

Os três dispositivos apresentados incluem o servidor de computação C2201, o servidor de IA G5201 e o servidor de armazenamento S5236. Eles são projetados para resolver tarefas de propósito geral, acelerar inteligência artificial e armazenamento de dados em larga escala. O servidor G5201 é equipado com oito placas aceleradoras de tamanho completo e comprimento total com largura dupla, além de suportar uma rede de cluster RDMA de alta velocidade. A SpacemiT confirma que o chip foi testado usando aceleradores domésticos, incluindo o M100 da Kunlunxin.

Além disso, a empresa oferece aos parceiros placas-mãe para servidores, firmware, gerenciamento BMC e designs de referência de hardware, permitindo a criação de máquinas com marca própria sem a necessidade de desenvolver a placa do zero.

Grande atenção foi dada ao software. A SpacemiT afirma que o V100 implementa cinco especificações de soluções de servidor RISC-V em silício, firmware e sistema operacional: RVA23, Server SoC, Server Platform, Boot and Runtime Services (BRS) e modelo de segurança. A empresa relata o sucesso em todos os testes BRS. Graças a isso, sistemas operacionais como openEuler, openRuyi, openKylin, Debian, Ubuntu, Fedora, Red Hat e Rocky Linux podem ser instalados, inicializados e executados diretamente.

Para ambientes de nuvem com múltiplos locatários, o V100 suporta as extensões RISC-V H, AIA e IOMMU, garantindo virtualização de CPU, memória, interrupções e E/S em nível de hardware. A SpacemiT observa que essas extensões de virtualização já possuem suporte nativo no Linux, portanto, não é necessário criar um kernel personalizado. O chip também inclui uma raiz de confiança de hardware, um ambiente nativo de execução confiável RISC-V e suporte a RERI RAS. A empresa promove o conceito de micro-VMs leves no V100 como uma forma de isolar cargas de trabalho de IA na nuvem com sobrecarga mínima, próxima à de contêineres.

O próprio chip utiliza uma configuração híbrida de 46 núcleos, incluindo seis núcleos XiangShan Kunminghu V2R2 e 40 núcleos SpacemiT X100, operando em frequência de até 2,4 GHz. Dois desses chips podem ser conectados coerentemente para alcançar um desempenho total de até 92 núcleos. Cada chip suporta oito canais DDR5 e 52 linhas PCIe 5.0. O XiangShan é supervisionado pelo Instituto de Tecnologia Computacional da Academia Chinesa de Ciências.

A SpacemiT posiciona o V100 como o primeiro chip universal totalmente compatível com as especificações de soluções de servidor RISC-V. O fundador e CEO Chen Zhijian declarou que este chip marca a transição da empresa do desenvolvimento de dispositivos para tecnologias de nuvem. Vale ressaltar que todas as características e conformidades declaradas provêm da SpacemiT.

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