Elbrus ir krievu valodā izgatavots procesors. Tehniskās īpašības un radīšanas vēsture

Kopš datortehnikas izcelsmes mūsu valstī, augstas veiktspējas sistēmu dizains tika uzskatīts par vienu no svarīgākajiem Krievijas zinātnes mērķiem. Kopš 90. gadiem pētījumi ir saistīti ar pilnīgi jaunu nosacījumu - nepieciešamību īstenot jaunus pasākumus, pamatojoties uz Krievijas mikroprocesoriem. Rezultātā tika izveidots Elbrus - procesors, kas nav zemāks par labākajiem ārzemju modeļiem, ņemot vērā tā skaitļošanas jaudu.

Radīšanas vēsture

Šobrīd tikai dažas pasaules valstis izstrādā datorus ar saviem dizainparaugiem - ASV, Anglijā, Japānā un Ķīnā. Acīmredzot Krievijas drošības un importa aizstāšanas ietvaros tai ir nepieciešams arī savs procesors, kas ir pietiekams, lai apmierinātu bruņoto spēku, tiesībaizsardzības iestāžu, valdības un izglītības vajadzības. Un, ja iespējams, produkta komercializācija. Pēc vairāku desmitgades aktīvā darba Maskavas Sparku tehnoloģiju centra (MSCT) zinātniekiem un inženieriem nav kauna prezentēt jaunāko 2014.-15. Gada attīstību: astoņu kodolu procesoru Elbrus 8c. Bet pirms šī vēsturiskā notikuma tika pieņemts garš teorētisko aprēķinu un praktisko pētījumu ceļš.

PSRS izcilais darbs datortehnoloģiju izstrādē un attīstībā bija akadēmiķa S. A. Lebedeva darbs. Piecpadsmit modeļu elektroniskie datori (datorus) tika izveidoti Precīzijas mehānikas un datortehnikas institūtā (ITM un VT), kuru vadīja Zinātņu akadēmija, no pirmā luktura līdz ātrgaitas iekārtām ar integrētām shēmām.

Elbrus-1

Ideja par arhitektūras līniju, kas vēlāk tika iekļauta krievu procesorā "Elbrus", dzimis 1969. gadā. Attīstības iemesls bija vajadzība pēc "intelektualizēt" stratēģiskās sistēmas. Galvenais dizainers bija VS Burtsevs, izcils speciālists datorzinātnēs, vēlāk Krievijas Zinātņu akadēmijas akadēmiķis.

1979. gadā ITM un VT valsts komisijā tika prezentēta pirmās paaudzes daudzprocesoru datorkomplekss (MVK) "Elbrus". Procesors tika izstrādāts, pamatojoties uz TTL-loģiku. Sistēmu izmantoja militārajā rūpniecībā.

Elbrus-2

Sešus gadus vēlāk MVR Elbrusa otrā paaudze veiksmīgi nokārtoja testu. Pārstrādātājs un jaunā elementu bāze bija pilnīgi vietēja attīstība. Sistēma pamatojās uz ātrgaitas integrālajām shēmām ar IS-100 sērijas emitētāju pieslēgto loģiku. Elbrus-2 veiktspēja desmit procesoru konfigurācijā bija 125 miljoni operāciju sekundē.

MVK tika veidota modulāri, palielinot uzticamību. Sakarā ar ātrumu un defektu toleranci, kompleksu daudzus gadus izmantoja stratēģisko sistēmu galvenajos objektos. MVK unikālās īpašības tika sasniegtas, ieviešot un attīstot virkni progresīvu ideju skaitļošanas procesa organizācijā.

Elbrus-3

Nākamais posms (1986-1994) bija MVK Elbrus trešās paaudzes izveidošana. Procesors ir kļuvis vēl spēcīgāks, elementu bāze ir ideāla. Projekta vadītāju izvēlējās Zinātņu akadēmijas korespondentes BA Babayan. Starp citu, viņš būtiski veicināja MVK Elbrus-1 un Elbrus-2 attīstību.

Novērtējot viņa izstrādātās superskalara arhitektūras priekšrocības un trūkumus MVK otrajā paaudzē, Boriss Artashesovičs ierosināja plašāku komandas vārda idejas pilnveidošanu. Pirms Savienības sabrukšanas ekspertiem izdevās apkopot prototipu, taču jaunās iestādes nākotnē pārtrauca finansējumu.

Jaunākais laiks

Šīs projekta līnijas turpinājums ir saistīts ar ZAO MCTS darbību. Savā struktūrā vadošā vietējā mikroelektronika, kas ir padarījusi principā likmi par mikroprocesoru tehnoloģiju izmantošanu, ir sākusi izveidot divas mikroprocesoru sērijas un uz tām balstītas datorsistēmas. Šie darbi vēlāk ļāva 2014. gada izlaižot spēcīgu Krievijas procesoru "Elbrus".

Pirmās sērijas dizaina pamats bija Sun Microsystems Corporation norādītā atklātā arhitektūra, mērogojamu procesoru arhitektūra (SPARC). Pamatojoties uz to, izveidota "R" ģimene.

Otrās sērijas pamatā bija oriģinālā arhitektūra "Elbrus", izstrādājot principus, kas tika pārbaudīti un novietoti MVK-3 (sākotnēji to sauca par "E2k arhitektūru"). Kopumā tika izveidoti četri galvenie pārstrādātāju veidi. Tātad, Elbrus (procesors): modeļus salīdzina tabulā zemāk.

Elbrus-4s

Viena no pēdējām sekmīgām uzņēmuma MTSTS attīstībām bija pārstrādātājs Elbrus-4s. Tās arhitektūra ir balstīta uz oriģinālo attīstību, kuras pamats bija mikroaizsardzības VLIW. Aprēķinu procesiem ir 4 serdeņi ar 800 MHz frekvenci, 2MB kešatmiņa katrā kodolā.

Neraugoties uz šķietamo arhaismi ražošanas tehnoloģiju ziņā (lielie izmēri, neliela frekvence, tehnoloģiskais process "pagājušajā gadsimtā" 65 nm), elektroniskās ierīces efektivitāte ir salīdzināma ar Intel i sērijas procesoriem. Ar mazāku enerģijas patēriņu (45 W) tā veiktspēja ir līdz 50 Gflops. Salīdzinājumam: vecākajam Intel Core i7-975 Extreme Edition modelim ir 53 GFlops veiktspēja ar daudz augstākām frekvencēm un enerģijas patēriņu. Šis modernais Krievijas procesors "Elbrus" 2014. gada laidienā tika testēts un iegāja sērijā.

Elbrus-8S

Šķiet, ka evolūcijas laiks ir beidzies, iekšzemes mikroelektronikas revolūcijas pagrieziens ir izrāviens. Akciju sabiedrība "MCTS" kopā ar Elektronisko vadības iekārtu institūtu ir izstrādājusi un ražojusi jaunas paaudzes produkta inženierprojektus. "Elbrus 8c" procesors tiek gatavots rūpnieciskai ražošanai, kas tiek veidota, izmantojot 28 nanometru tehnoloģisko procesu.

Darba ierīce tiks savienota pārī ar kontrolieri, kā arī vietējā izstrāde KPI-2. Lai gan kontrolieris joprojām ir pieejams 65 nm procesa tehnoloģijā, tas atbalsta trīs Gigabit Ethernet kontrolieri, 20 PCI-Express 2.0 autobusu līnijas, astoņi USB 2.0 porti un astoņi SATA porti. Datu apmaiņa ar procesoru ir 16 GB / s.

Tehniskās specifikācijas

Ražotājs atklāja jaunākās Elbrus sistēmas galvenās iezīmes:

• Procesors - 8 serdeņi bez hipertekstu.
• Kristāla laukums ir 350 mm ² .
• Otrā līmeņa kešatmiņa katram kodolam ir 512 KB.
• Trešā līmeņa kešatmiņu koplieto - 16 MB.
• Veiktspēja vienā ciklā - 30 darbības.
• Pulksteņa frekvence ir 1,3 GHz, un ar šiem parametriem neierobežots laiks tiek nodrošināts visu serdeņu nepārtrauktu darbību pat ar 100% slodzi.
• Produktivitāte (maksimums) - 250 Gflops.
• Jauda - 60-90 vati.
• Licencēta neatkarība no Intel, vienlaikus atbalstot pamata operētājsistēmas ar x86 / x86-64 arhitektūru.

Kā redzat, pēdējās paaudzes Krievijas procesors "Elbrus" ir piecas reizes produktīvāks nekā 4C modelis.

Arhitektūra

Kā nozīmīgs rezultāts kompānija CJSC MCTS izstrādāja oriģinālu mikroprocesoru arhitektūru "Elbrus". Procesors ir orientēts uz šo aparatūras resursu maksimālo veiktspējas rādītāju iegūšanu. Vispārējā klasifikācijā tas attiecas uz arhitektūras kategoriju, izmantojot plašā komandu vārda VLIW (ļoti liela instrukcijas vārda) principu, kad kompilators ģenerē virkni komandu grupu (plaši komandu vārdi) paralēlai izpildei, kurā nav atkarību starp komandām grupā un minimizētajām atkarībām Starp komandām dažādās grupās.

Tādējādi krievu procesors "Elbrus" izmanto lielu paralēlismu darbības līmenī, kas atrodas šajā kodeksā. Rezultātā liels arhitektūras ātrums tiek sasniegts, atbrīvojot aparatūru no superskalāru arhitektūras raksturīgajām paralelizācijas funkcijām un nododot tos optimizējošam kompilatoram. Tas noveda pie vēl viena svarīga iezīme, kas raksturīga "Elbrus" arhitektūrai - zems enerģijas patēriņa aprīkojums.

Līdztekus efektīvajai Elbrus ierīces arhitektūras darbību paralēlai izmantošanai skaitļošanas procesā ir raksturīgi arī citi paralelitātes veidi (līmeņi):

• Problēmu paralēlums vairāku mašīnu kompleksos;
• Kontroles plūsmu vienlaicīgums ar koplietojamo atmiņu;
• Vektora paralēlisms.

Savietojams ar x86 arhitektūru

Kā pamatprasība arhitektūrai, izstrādātāji sākotnēji uzskatīja, ka nodrošina efektīvu bināro saderību ar Intel x86 mikroprocesora dominējošo arhitektūru. To īsteno, pamatojoties uz slēpto dinamisko tulkošanu un tā atbalstu mikroprocesora "Elbrus" aparatūrā. Jaunās iekšējās arhitektūras īpašās iezīmes ietver arī uzlabotu aparatūras atbalstu drošai skaitļošanai (modulāra programmēšana), kas ievērojami atvieglo programmētāju darbu, veidojot lielus programmatūras pakotnes ar ierobežotu izpildes laiku.

Praktiskais pielietojums

Kur plānots izmantot krievu procesorus? Ir nepieciešams saprast, ka šis produkts ir izstrādāts vienīgi nolūkam - nodrošināt mikroelektroniku un datoru aprīkojumu, kas ir pašpietiekams, neatkarīgi no piegādes un licencēšanas. Elbrus procesora datori ar paaugstinātu drošības līmeni un aizsardzību pret datorvīrusiem ir pieprasīti militārajā industrijā, drošības dienestos, svarīgās valsts iestādēs.

Tikmēr sistēma ļauj instalēt iepazinušos Windows un Linux, kas atver ceļu, ja ne vidusmēra patērētājam, tad korporatīvajam sektoram. Kompānija MCST piedāvā aizsargātus datorus un serverus, kas var darboties nelabvēlīgā vidē.