"Elbrus" - processoren i Rusland. Specifikationer og historie

Siden starten af computerteknologi i vores land, er designet af højtydende systemer betragtes som en af de vigtigste mål for nationale videnskab. Siden 90'erne undersøgelsen var forbundet med en fundamentalt ny betingelse - behovet for at gennemføre den nye udvikling på grundlag af russiske mikroprocessorer. Resultatet blev skabt "Elbrus" - processoren i sin computerkraft er ikke ringere end de bedste udenlandske modeller.

Historien om skabelsen

I øjeblikket er kun nogle få lande i verden at designe computere med en mikroprocessor af sit eget design - i USA, Storbritannien, Japan og Kina. Det er indlysende, at Rusland inden for sikkerhed og import substitution kræver også en processor, der er tilstrækkelig til at opfylde kravene i den væbnede styrker, retshåndhævende myndigheder, administration og uddannelse. En mulig - og kommercialiseringen af produktet. Efter årtiers aktiv arbejde af forskere og ingeniører i Moscow Centre Spark-teknologi (MCST) er ikke flov over at præsentere den seneste udvikling af de 2014-15 år: otte-processor "Elbrus 8c". Men inden da historiske begivenhed er bestået en lang vej af teoretiske beregninger og praktisk forskning.

I USSR enestående betydning for udviklingen af computerteknologi har vi akademisk arbejde S. A. Lebedeva. Den gruppe ledet af ham på Academy of Sciences i Institut for finmekanik og Computer Technology (ITM og VT) blev skabt af elektroniske computing maskiner (computere) femten modeller - fra den første rør til højhastigheds-maskiner integrerede kredsløb.

"Elbrus-1"

Ideen med de arkitektoniske linjer, efterfølgende udtryk i den russiske processor "Elbrus", blev født i 1969. Årsagen til udviklingen var behovet "intellektualisering" strategiske systemer. Blev chefdesigner VS Burtsev, en fremragende ekspert i computer science, senere akademiker.

I 1979 blev ITM og VT state provision repræsenteret ved den første generation af multiprocessor computing komplekse "Elbrus" (IAC). Processoren er designet baseret på TTL-logik. Det system, der anvendes i våbenindustrien.

"Elbrus-2"

den anden generation af MVK "Elbrus" Efter seks år, har bestået testen. Processoren og det nye element basen var fuldstændig national udvikling. Systemet var baseret på et højhastighedstog integrerede kredsløb med emitter-koblede logik IC-100-serien. Performance "Elbrus-2" i desyatiprotsessornoy konfiguration var 125 Mill. I sekundet.

ERM blev bygget i et modulært med forøget pålidelighed. Takket være den hastighed og elasticitet af komplekset blev brugt i mange år i de centrale anlæg strategiske systemer. Unik for sin tid karakteristika opnåede ERM implementering og udvikling af en række avancerede ideer i organiseringen af den beregningsmæssige proces.

"Elbrus-3"

Den næste fase (1986-1994) var oprettelsen af den tredje generation af MVK "Elbrus". Processoren er nu endnu mere kraftfulde elektroniske komponenter - mere perfekt. Projektleder valgte tilsvarende medlem af Academy of Sciences B.A. Babayana. Af den måde, gjorde han grundlæggende bidrag til udviklingen af MVK "Elbrus-1" og "Elbrus-2".

Vurdering af fordele og ulemper ved dem udviklet den superskalare arkitektur implementeret i anden generation af ERM, Boris Artashesovich foreslog en mere avanceret implementering af konceptet med en bred instruktion ord. Før sammenbruddet af Unionen af eksperter formået at samle en prototype, men finansiering som de nye myndigheder stoppet.

Moderne

Fortsættelsen af dette projekt er forbindelse med aktiviteterne i ZAO MCST. I sin struktur, de førende indenlandske mikroelektronschiki gør grundlæggende satsning på brug af mikroprocessor-teknologi, begyndte at skabe to serier af mikroprocessorer og edb-systemer baseret på dem. Disse værker er så været med til at skabe en stærk russisk processor "Elbrus" 2014 udgivelse.

Projekt grundlag for den første serie var den åbne arkitektur Skalerbar Processor Arkitektur (SPARC), Den specificerede af Sun Microsystems. Processorer «R» familie er blevet skabt på grundlag af det.

Grundlaget for den anden serie var den oprindelige arkitektur af "Elbrus", at udvikle de principper, der er blevet godkendt og fastsat i IAC-3 (oprindeligt det blev kaldt "arkitektur E2K»). Der blev skabt fire grundlæggende typer af processorer. Således "Elbrus" (CPU): er sammenligning af modeller givet i tabellen nedenfor.

"Elbrus-4c"

Et af de seneste succesfulde udvikling af selskabet var MCST processoren "Elbrus-4c." Dens arkitektur er baseret på det oprindelige design, der fungerede som en base for mikroarkitektur VLIW. Til beregning processer ansvarlige 4 kerner 800 MHz, cachehukommelse 2 MB på hver kerne.

Trods den tilsyneladende Arkaisme med hensyn til produktionsteknologi (stor, lille frekvens, procesteknologi "af sidste århundrede" 65 nm), en elektronisk indretning effektivitet er sammenlignelig med Intel serie "i". Med mindre strømforbrug (45W) dens resultater er op til 50 GFLOPS. Til sammenligning, den ældre model Intel Core i7-975 Extreme Edition har en kapacitet på 53 GFLOPS ved meget højere frekvenser og strømforbrug. Dette moderne russisk processor "Elbrus" 2014 model år blev sat test og kom ud i serien.

"Elbrus-8C"

Det lader til, at tidspunktet for evolution var overstået, var det begyndelsen af det revolutionerende gennembrud for indenlandske mikroelektronik. ZAO "MCST" sammen med Institut for Electronic Control Machines har udviklet og produceret en ny generation af ingeniør produktdesign. Til industriel produktion til fremstilling processor "Elbrus 8c" skabt på 28 nanometer procesteknologi.

Enheden vil arbejde i tandem med controlleren og den nationale udvikling KPI-2. Selvom styringen indtil udgivet på 65 nm procesteknologi, det understøtter tre Gigabit Ethernet-netværk controller, 20 linjer PCI-Express-bus 2,0, otte 2.0 af USB-porte, otte SATA-porte. Kommunikation med processoren er 16 Gb / s.

tekniske egenskaber

Producent afslørede de vigtigste karakteristika ved "Elbrus" nye system:

• Processor - 8 kerner uden gipertredinga.
• Krystal størrelse - 350 ^mm2.
• Andet niveau cache til hver kerne - 512 kV.
• tredje niveau cache er almindelig - 16 MB.
• Udførelse per cyklus - 30 operationer.
• Ur frekvens - 1,3 GHz, når disse parametre er garanteret uafbrudt drift af alt nukleart ubegrænset tid, selv om et hundrede procent belastning.
• Performance (Peak) - 250 GFLOPS.
• Power - 60-90 watt.
• Licens uafhængighed fra Intel, samtidig med at støtten til store operativsystemer med x86 / x86-64 arkitektur.

Som du kan se, den russiske processor "Elbrus" den nyeste generation af op til fem gange mere produktive end 4C modellen.

arkitektur

Som et vigtigt resultat af selskabet ZAO MCST udviklet den oprindelige arkitektur af mikroprocessoren "Elbrus". Processoren er rettet mod at maksimere hardware ressourcer til effektivitetsmålinger data. I den samlede stilling hører det til den kategori af arkitekturen, ved hjælp af princippet om en bred instruktion ord VLIW (Very Large Instruction Word), compileren genererer til parallel udførelse sekvens af grupper (brede instruktion ord), hvor der ikke er nogen afhængigheder mellem hold i gruppen og minimeret afhængighed mellem hold i forskellige grupper.

Således russisk processor "Elbrus" highly bruger parallelisme på niveau med operationer er til stede i programkoden. Resultatet er en stor arkitektonisk hastighed ved frigivelsen af parallelisering Apparatet fungerer iboende superskalare arkitekturer og overføre dem optimere compiler. Dette har ført, og andre vigtige funktioner iboende "Elbrus" arkitektur - apparater Lavt strømforbrug.

Sammen med en effektiv anvendelse af parallelitet i arkitekturen i operationer "Elbrus" enhed lagt gennemføre andre typer (niveauer) af paralleliteten iboende i computing proces:

• samtidighedsproblemer i multicomputer komplekser;
• Samtidighed kontrol strømmer på den delte hukommelse;
• vektor parallelitet.

Kompatibel med x86-arkitekturen

Som et grundlæggende krav i arkitektur, udviklere oprindeligt blev betragtet giver effektiv binær kompatibilitet med den dominerende Intel x86 mikroprocessor arkitektur. Det gennemføres på grundlag af en skjult dynamisk oversættelse og sin støtte udstyr mikroprocessor "Elbrus". Det bestemmer også egenskaberne for det nye indenlandske arkitektur er udviklingen af hardware support sikker computing (programmering modul), væsentligt letter arbejdet for programmører at skabe store softwaresystemer med begrænsede deadlines.

praktiske anvendelse

Hvor det er planlagt at bruge russiske processorer? Det skal forstås, at dette produkt er designet med et eneste formål - at give et selvforsynende, uafhængigt af udbud og udstedelse af licenser til mikroelektronik og computerteknologi. Computere på "Elbrus" processor med en høj grad af sikkerhed og beskyttelse mod computervirus i efterspørgslen i forsvarsindustrien, i sikkerhedstjenesten, vigtige statsinstitutioner.

I mellemtiden, at systemet tillader de sædvanlige Windows og Linux, som åbner vejen, hvis ikke at den gennemsnitlige forbruger, at erhvervslivet. MCST tilbyder en beskyttet computere og servere, der er i stand til at operere i barske miljøer.