Elbrus este un procesor realizat de ruși. Caracteristicile tehnice și istoria creației

De la înființarea sa tehnologie de calcul

Istoria creației

În prezent, doar câteva țări din lume modelează computere pe microprocesoare de design propriu - în SUA, Anglia, Japonia și China. Evident, în cadrul securității și substituirii de importuri a Rusiei, ea necesită de asemenea propriul procesor, suficient pentru a răspunde cerințelor forțelor armate, agențiilor de aplicare a legii, guvernării și educației. Și, dacă este posibil, comercializarea produsului. După decenii de activitate activă, oamenii de știință și inginerii Centrului de Tehnologie Spark din Moscova (MCTS) nu se rușinează să prezinte cea mai recentă dezvoltare din 2014-15: procesorul de 8 nuclee Elbrus 8c. Dar, înainte de acest eveniment istoric, a fost adoptată o lungă cale de calcule teoretice și de cercetare practică.

În URSS, munca remarcabilă în dezvoltarea și dezvoltarea tehnologiei informatice a fost lucrarea academicianului S. A. Lebedev. În cadrul Institutului de Mecanică Precisă și Informatică (ITM și VT) condus de el la Academia de Științe, calculatoare electronice (computere) cincisprezece modele - de la primul, la lampă, la mașinile de mare viteză pe circuite integrate.

"Elbrus-1"

Ideea unei linii arhitecturale, încorporată ulterior în procesorul rus "Elbrus", sa născut în 1969. Motivul dezvoltării a fost nevoia de "intelectualizare" a sistemelor strategice. Designerul principal a fost VS Burtsev, un specialist remarcabil în domeniul informaticii, mai târziu un academician al Academiei de Științe din Rusia.

În 1979, prima comisie de computere multiprocesor (MVK) "Elbrus" a fost prezentată în comisia de stat ITM și VT. Procesorul a fost proiectat pe baza logicii TTL. Sistemul a fost folosit în industria militară.

"Elbrus-2"

Șase ani mai târziu, a doua generație a MVK Elbrus a trecut cu succes testul. Procesorul și noua bază de elemente au fost complet dezvoltate pe plan intern. Sistemul se baza pe viteze mari circuite integrate cu logica cuplată la emisie a seriei IS-100. Performanța lui Elbrus-2 în configurația de zece procesoare a fost de 125 milioane operațiuni pe secundă.

MVK a fost construit pe o bază modulară, cu o fiabilitate crescută. Datorită vitezei și toleranței la erori, complexul a fost folosit de mai mulți ani în obiecte-cheie ale sistemelor strategice. Caracteristicile unice ale MVK au fost atinse prin introducerea și dezvoltarea unui număr de idei avansate în organizarea procesului de calcul.

"Elbrus-3"

Următoarea etapă (1986-1994) a fost crearea celei de a treia generații a MVK Elbrus. Procesorul a devenit chiar mai puternic, baza elementului este mai perfectă. Șeful proiectului a fost ales de către BA Babayan, membru corespondent al Academiei de Științe. Apropo, el a avut o contribuție fundamentală la dezvoltarea MVK Elbrus-1 și Elbrus-2.

Evaluând avantajele și dezavantajele arhitecturii superscaliare dezvoltate de el în a doua generație a MVK, Boris Artashesovich a propus o implementare mai avansată a conceptului de cuvânt larg de comandă. Înainte de prăbușirea Uniunii, experții au reușit să colecteze un prototip, dar noile autorități au oprit finanțarea în viitor.

Cel mai nou moment

Continuarea acestei linii de proiect este legată de activitățile ZAO MCTS. În structura sa, microelectronica internă, care a făcut un pariu principial cu privire la utilizarea tehnologiilor microprocesoare, a început să creeze două serii de microprocesoare și sisteme informatice bazate pe acestea. Aceste lucrări au permis ulterior să creeze un puternic procesor rusesc "Elbrus" în versiunea din 2014.

Baza de proiectare pentru prima serie a fost arhitectura procesor scalabil de arhitectură deschisă (SPARC), specificată de Sun Microsystems Corporation. Bazându-se pe aceasta, familia "R" a fost creată.

Baza celei de-a doua serii a fost arhitectura originală Elbrus, care a dezvoltat principiile testate și așezate în MVK-3 (inițial denumită "arhitectura E2k"). În total, au fost create patru tipuri principale de procesoare. Deci, Elbrus (procesor): modelele sunt comparate în tabelul de mai jos.

"ELBRUS-4c"

Una dintre ultimele evoluții de succes ale companiei MTSTS a fost procesorul Elbrus-4s. Arhitectura sa se bazează pe dezvoltarea originală, care a stat la baza microarhitecturii VLIW. Pentru procesele de calcul există 4 nuclee la 800 MHz, memorie cache de 2 MB pe fiecare miez.

În ciuda arhaismul aparente în ceea ce privește tehnologia de producție (, frecvență mică, tehnologie mare proces „al secolului trecut“ 65 nm), un dispozitiv electronic de eficiență este comparabil cu seria Intel „i“. Cu un consum redus de energie (45 W), performanța sa este de până la 50 Gflops. Pentru comparație: modelul mai vechi Intel Core i7-975 Extreme Edition are o performanță de 53 GFlops la frecvențe mult mai mari și consum de energie. Acest procesor modern rus "Elbrus", lansat în 2014, a fost testat și a intrat în serie.

"Elbrus-8C"

Se pare că timpul evoluției sa terminat, a venit rândul revoluționarului revoluționar pentru microelectronica internă. Societatea pe acțiuni "MCTS" împreună cu Institutul de Mașini Electronice de Control a dezvoltat și a produs mostre de inginerie ale unui produs de nouă generație. Procesorul "Elbrus 8c" este pregătit pentru producția industrială, care este creat folosind o tehnologie de procesare de 28 de nanometri.

Dispozitivul de lucru va fi asociat cu controller-ul, de asemenea, dezvoltarea internă KPI-2. Deși controlerul este încă disponibil pe tehnologia procesului de 65 nm, acesta suportă trei controlere Gigabit Ethernet, 20 de linii Magistrala PCI Express 2.0, opt porturi USB 2.0, opt porturi SATA. Schimbul de date cu procesorul este de 16 GB / s.

Specificații tehnice

Producătorul a dezvăluit principalele caracteristici ale celui mai nou sistem Elbrus:

• Procesorul - 8 nuclee fără hipertrading.
• Suprafața cristalului - 350 mm².
• Cache-ul de nivel 2 pentru fiecare nucleu este de 512 KB.
• Cache-ul al treilea nivel este partajat - 16 MB.
• Performanța pe ciclu - 30 operațiuni.
• Frecvența ceasului este de 1,3 GHz, la acești parametri funcționarea neîntreruptă a tuturor nucleelor ​​este garantată pentru o perioadă nelimitată, chiar și cu o încărcare de 100%.
• Productivitate (vârf) - 250 Gflops.
• Putere - 60-90 wați.
• Licențiat independent de Intel, sprijinind în același timp sistemele de operare de bază cu arhitectura x86 / x86-64.

După cum puteți vedea, procesorul rus "Elbrus" din ultima generație este de cinci ori mai productiv decât modelul 4C.

arhitectură

Ca un rezultat important al companiei ZAO MCST a dezvoltat arhitectura originală a microprocesorului „Elbrus“. Procesorul se concentrează pe obținerea de indicatori de performanță maximi pentru aceste resurse hardware. În clasamentul general, face parte din categoria de arhitectură, folosind principiul unui cuvânt larg de instrucțiuni VLIW (Very Large Word instrucțiuni), compilatorul generează pentru secvența de execuție paralelă a grupurilor (cuvinte de instrucțiuni largi), în care nu există dependențe între echipele din cadrul grupului și a dependenței reduse la minimum între echipele din diferite grupuri.

Astfel, procesorul rus "Elbrus" folosește un grad ridicat de paralelism la nivelul operațiunilor, care este prezent în acest cod. Ca urmare, o viteză arhitecturală mare este realizată prin eliberarea hardware-ului de la funcțiile de paralelizare inerente arhitecturilor superscalare și transferarea acestora către compilatorul de optimizare. Acest lucru a dus la o altă caracteristică importantă a arhitecturii Elbrus - nivelul scăzut al consumului de energie al echipamentelor.

Împreună cu utilizarea eficientă a paralelism în arhitectura operațiunilor „Elbrus“ dispozitiv pus pune în aplicare alte tipuri (nivele) ale paralelismul inerente în procesul de calcul:

• paralelismul problemelor complexelor multi-mașină;
• concurentitatea fluxurilor de control pe memoria partajată;
• vector paralelism.

Compatibil cu arhitectura x86

Ca cerință fundamentală pentru arhitectură, dezvoltatorii au considerat inițial că oferă o compatibilitate binară eficientă cu arhitectura dominantă a microprocesorului Intel x86. Este implementat pe baza traducerii dinamice ascunse și a suportului său în hardware-ul microprocesorului "Elbrus". De asemenea, proprietățile definitorii ale noii arhitecturi interne includ suport hardware avansat pentru calculatoare securizate (programare modulară), care facilitează în mare măsură munca programatorilor atunci când creează pachete software mari cu timp de execuție limitat.

Aplicare practică

Unde se intenționează utilizarea procesatorilor ruși? Este necesar să se înțeleagă că acest produs este dezvoltat în scopul unic - de a oferi o autonomie independentă de furnizarea și acordarea de licențe pentru microelectronică și tehnologie de calcul. Computerele procesorului Elbrus cu un nivel sporit de securitate și protecție împotriva virușilor de calculator sunt solicitate în industria militară, în serviciile de securitate, în instituțiile importante de stat.

Între timp, sistemul vă permite să instalați Windows și Linux familiar, ceea ce deschide calea, dacă nu la consumatorul mediu, apoi la sectorul corporativ. Compania MCST oferă computere și servere protejate care pot funcționa în medii adverse.