Elbrus je ruský procesor. Technické charakteristiky a historie stvoření

Od svého založení počítačové technologie

Dějiny stvoření

V současné době je jen málo zemí na celém světě jsou navrhování počítače s mikroprocesorem vlastní konstrukce - ve Spojených státech, Velké Británii, Japonsku a Číně. Je zřejmé, že v rámci střídání bezpečnosti a import Rusko také vyžaduje procesor, který je dostačující pro splnění požadavků ozbrojených sil, činných v trestním řízení, správy a vzdělávání. A pokud je to možné, komercializace produktu. Po desetiletích aktivní práce vědců a inženýrů Moscow Center Spark-Technology (MCST) se nestydí představit nejnovější vývoj 2014-15 let: osm procesoru „Elbrus 8c“. Ale před tím historické události byla prošel dlouhou cestu teoretických výpočtů a praktického výzkumu.

V SSSR byla vynikající práce ve vývoji a vývoji počítačové techniky práce akademika S. A. Lebedeva. V Ústavu precizní mechaniky a informatiky (ITM a VT) vedený jím na Akademii věd, elektronické počítače (počítače) patnáct modelů - od prvního, lampy až po vysokorychlostní stroje na integrovaných obvodech.

Elbrus-1

Myšlenka architektonické linie, později začleněná do ruského procesoru "Elbrus", se narodila v roce 1969. Důvodem tohoto vývoje byla potřeba "intelektualizace" strategických systémů. Hlavním designérem byl VS Burtsev, vynikající odborník v oblasti výpočetní techniky, později akademik ruské akademie věd.

V roce 1979 byla v komisi ITM a VT představena první generace komplexního multiprocesorového počítačového komplexu (MVK) "Elbrus". Procesor byl navržen na základě logiky TTL. Systém byl používán ve vojenském průmyslu.

Elbrus-2

O šest let později úspěšně absolvoval druhou generaci MVK Elbrus. Procesor a nová základna byly zcela domácí. Systém byl založen na vysoké rychlosti integrované obvody s emitorovou logikou řady IS-100. Výkon zařízení Elbrus-2 v konfiguraci deseti procesorů činil 125 milionů operací za sekundu.

MVK byla postavena na modulárním základě se zvýšenou spolehlivostí. Díky své rychlosti a odolnosti proti chybám byl komplex využíván již řadu let v klíčových objektech strategických systémů. Jedinečné vlastnosti MVK byly dosaženy zavedením a rozvojem řady pokročilých myšlenek v organizaci výpočetního procesu.

Elbrus-3

Další etapou (1986-1994) bylo vytvoření třetí generace MVK Elbrus. Procesor se stal ještě silnějším, základna prvků je dokonalejší. Vedoucí projektu zvolil BA Babayan, zodpovědný člen Akademie věd. Mimochodem, zásadním způsobem přispěl k rozvoji MVK Elbrus-1 a Elbrus-2.

Vyhodnocující výhody a nevýhody superskalární architektury, kterou vyvinul v druhé generaci MVK, navrhl Boris Artashesovich pokročilejší implementaci koncepce širokého příkazového slova. Před zhroucením Unie se odborníkům podařilo shromáždit prototyp, ale nové orgány přestaly financovat v budoucnu.

Nejnovější čas

Pokračování tohoto projektu linky je spojena s činností ZAO MCST. Ve své struktuře, vedoucí domácí mikroelektronschiki dělat zásadní sázku na využití mikroprocesorové techniky, začal vytvářet dvě řady mikroprocesorů a počítačové systémy založené na nich. Tyto práce jsou pak pomohl vytvořit silný ruský procesor „Elbrus“ 2014 vydání.

Základem návrhu pro první sérii byla otevřená architektura škálovatelných procesorů (SPARC), kterou specifikovala společnost Sun Microsystems Corporation. Na základě toho byla vytvořena rodina "R".

Základem druhé série byl originální architektura „Elbrus“, rozvíjí principy, které byly schváleny a uvedeny v IAC-3 (původně to bylo nazýváno „architektura E2k»). Celkem bylo vytvořeno čtyři hlavní typy procesorů. To znamená, že „Elbrus“ (CPU): porovnání modelů je uveden v následující tabulce.

Elbrus-4s

Jedním z posledních úspěchů společnosti MTSTS byl procesor Elbrus-4s. Jeho architektura je založena na původním vývoji, jehož základem byla mikroarchitektura VLIW. Pro výpočetní proces existují 4 jádra při 800 MHz, paměť cache 2 MB na každém jádře.

Přes zjevné archaismus z hlediska technologie výroby (velké, malé frekvenci, technologických procesů „minulého století“ 65 nm), elektronický účinnost zařízení je srovnatelná s řadou Intel „i“. S nižší spotřebou energie (45W), jeho výkon je až 50 GFLOPS. Pro srovnání: starší model Intel Core i7-975 Extreme Edition má výkon 53 GFlops při mnohem vyšších frekvencích a spotřebě energie. Tento moderní ruský procesor "Elbrus" v roce 2014 byl propuštěn do testu a šel do série.

Elbrus-8S

Zdá se, že doba evoluce skončila, přichází přelom revolučního průlomu pro domácí mikroelektroniku. Akciová společnost "MCTS" spolu s Ústavem elektronických řídicích strojů vyvinula a vyrobila inženýrské vzorky nové generace výrobků. Procesní proces "Elbrus 8c" se připravuje pro průmyslovou výrobu, která je vytvořena technologií 28 nanometrů.

Pracovní zařízení bude spárováno s regulátorem také domácím vývojem KPI-2. Ačkoli je procesor stále dostupný v technologii 65 nm, podporuje tři řídicí jednotky Gigabit Ethernet s 20 řádky PCI Express sběrnice 2.0, 8 portů USB 2.0, 8 portů SATA. Výměna dat s procesorem je 16 GB / s.

Technické specifikace

Výrobce odhalil hlavní charakteristiky nejnovějšího systému Elbrus:

• Procesor - 8 jader bez hypertradingu.
• Plocha krystalu - 350 mm².
• Cache druhé úrovně pro každé jádro je 512 kB.
• Cache třetí úrovně je sdílená - 16 MB.
• Výkon na cyklus - 30 operací.
• Frekvence hodin je 1,3 GHz, při těchto parametrech je nepřerušený provoz všech jader zaručen bez omezení, i při 100% zatížení.
• Produktivita (vrchol) - 250 Gflops.
• Napájení - 60-90 W.
• Licenční nezávislost od společnosti Intel, zatímco podporuje základní operační systémy s architekturou x86 / x86-64.

Jak vidíte, ruský procesor "Elbrus" poslední generace je pětkrát produktivnější než model 4C.

Architektura

Jako významný výsledek společnosti ZAO MCST vytvořil původní architekturu mikroprocesoru „Elbrus“. Procesor je zaměřen na maximalizaci hardwarové prostředky k údajům o výkonu metrik. V obecném klasifikace patří do kategorie architektury, na principu široké instrukce slovo VLIW (Very Large Instruction Word), kompilátor generuje pro paralelní provádění posloupnosti skupin (širokých instrukčních slov), ve kterém nejsou žádné závislosti mezi týmy ve skupině a minimalizovaným závislosti mezi týmy v různých skupinách.

Tak ruský procesor "Elbrus" používá vysoký stupeň paralelnosti na úrovni operací, který je přítomen v tomto kódu. V důsledku toho je dosažena velká architektonická rychlost uvolněním hardwaru z paralelizačních funkcí obsažených v superskalárních architekturách a jejich přenesením do optimalizačního kompilátoru. To vedlo k další důležité funkci specifické pro architekturu Elbrusu - nízkou úroveň spotřeby elektrické energie zařízení.

Spolu s efektivním využitím paralelnosti operací v architektuře zařízení Elbrus jsou ve výpočetním procesu vlastní jiné typy (úrovně) paralelního uspořádání:

• paralelismus problémů v komplexech více strojů;
• souběžnost řídících proudů ve sdílené paměti;
• vektorové paralelismu.

Kompatibilní s architekturou x86

Jako základní požadavek na architekturu vývojáři zpočátku zvažovali poskytování efektivní binární kompatibility s dominantní architekturou mikroprocesoru Intel x86. Je implementován na základě skrytého dynamického překladu a jeho podpory v hardwaru mikroprocesoru "Elbrus". Také definující vlastnosti nové domácí architektury zahrnují pokročilou hardwarovou podporu pro zabezpečené výpočty (modulární programování), což velmi usnadňuje práci programátorů při vytváření velkých softwarových balíků s omezeným prováděním času.

Praktická aplikace

Kde se plánuje používat ruské procesory? Je třeba si uvědomit, že tento produkt je vyvíjen pouze za účelem zajištění soběstačnosti, nezávislé na poskytování a licencování mikroelektroniky a výpočetní techniky. Počítače na procesoru Elbrus se zvýšenou úrovní zabezpečení a ochrany proti počítačovým virům jsou požadovány ve vojenském průmyslu, v bezpečnostních službách, v důležitých státních institucích.

Mezitím vám systém dovoluje nainstalovat známé Windows a Linux, což otevírá cestu, pokud ne k průměrnému spotřebiteli, pak k podnikovému sektoru. Společnost MCST nabízí chráněné počítače a servery, které mohou fungovat v nepříznivých prostředích.