"Elbrus" - processor i Ryssland. Specifikationer och historia

Sedan starten av datateknik i vårt land, är utformningen av högpresterande system anses vara en av de viktigaste målen för den nationella vetenskap. Sedan 90-talet studien var associerade med en helt ny tillstånd - behovet av att genomföra den nya utvecklingen på grundval av ryska mikroprocessorer. Resultatet skapades "Elbrus" - processor i sin datorkraft är inte sämre än de bästa utländska modeller.

Historien om skapelsen

För närvarande är det bara ett fåtal länder runt om i världen att utforma datorer med en mikroprocessor egen design - i USA, Storbritannien, Japan och Kina. Det är uppenbart att inom säkerhet och import substitution Ryssland kräver också en processor som är tillräcklig för att uppfylla kraven i de väpnade styrkorna, brottsbekämpande organ, administration och utbildning. En möjlig - och kommersialisering av produkten. Efter decennier av aktivt arbete av forskare och ingenjörer i Moscow Centre Spark-teknik (MCST) är inte skäms för att presentera den senaste utvecklingen av de 2014-15 år: åtta processor "Elbrus 8c". Men innan dess historiska händelse har gått en lång väg teoretiska beräkningar och praktisk forskning.

I USSR utomordentlig betydelse för utvecklingen av datorteknik har vi Academic Work S. A. Lebedeva. Gruppen leds av honom vid Academy of Sciences av Institutet för finmekanik och datorteknik (ITM och VT) skapades av elektroniska räknemaskiner (datorer) femton modeller - från det första röret till höghastighetsmaskiner integrerad krets.

"Elbrus-1"

Tanken med de arkitektoniska linjer, därefter förkroppsligas i den ryska processor "Elbrus", föddes 1969. Orsaken till utvecklingen var behovet "intellektualisering" strategiska system. Blev chefsdesigner VS Burtsev, en enastående expert i datavetenskap senare akademiker.

I 1979, var ITM och VT statliga kommissionen representeras av den första generationen av multiprocessorberäknings komplexa "Elbrus" (IAC). Processorn designades baserat på TTL-logik. Det system som används i vapenindustrin.

"Elbrus-2"

den andra generationen av MVK "Elbrus" Efter sex år, klarat testet. Processorn och det nya elementet basen var helt nationell utveckling. Systemet baseras på en hög hastighet integrerade kretsar med emitter coupled logic IC-100-serien. Prestanda "Elbrus-2" i desyatiprotsessornoy konfiguration var 125 Mill. Per sekund.

ERM byggdes på ett modulärt sätt med ökad tillförlitlighet. Tack vare hastigheten och elasticiteten hos komplexet använts under många år i viktiga anläggningar strategiska system. Unikt för sin tid egenskaper uppnådde genomförande och utveckling av ett antal avancerade idéer ERM i organisationen av beräkningsprocessen.

"Elbrus-3"

Nästa steg (1986-1994) var skapandet av den tredje generationen av MVK "Elbrus". Processorn är nu ännu mer kraftfull elektroniska komponenter - mer perfekt. Projektledare valt motsvarande medlem av Academy of Sciences B.A. Babayana. Förresten, gjorde han fundamentala bidrag till utvecklingen av MVK "Elbrus-1" och "Elbrus-2".

Bedöma fördelarna och nackdelarna med dem utvecklat superskalär arkitektur implementeras i den andra generationen av ERM, Boris Artashesovich föreslog en mer avancerad implementering av begreppet ett stort instruktion ord. Före kollapsen av unionen av experter lyckats montera en prototyp men finansieringen som de nya myndigheterna stoppas.

Contemporary

Fortsättningen av detta projekt linjen är ansluten med verksamheten i ZAO MCST. I sin struktur, de ledande inhemska mikroelektronschiki gör grundläggande satsning på användningen av mikroprocessorteknik, började skapa två serier av mikroprocessorer och datasystem baserade på dem. Dessa arbeten sedan bidragit till att skapa en kraftfull rysk processor "Elbrus" 2014 release.

Projektbasis för den första serien var öppen arkitektur Scalable processorarkitektur (SPARC) Den angivna av Sun Microsystems. Processorer «R» familj har skapats baserat på den.

Grunden för den andra serien var den ursprungliga arkitekturen i "Elbrus", utveckla de principer som har godkänts och som fastställs i IAC-3 (ursprungligen det kallades "arkitektur E2k»). Det skapades fyra grundläggande typer av processorer. Således "Elbrus" (CPU): är jämförelse av modeller som anges i tabellen nedan.

"ELBRUS-4c"

En av de senaste framgångsrik utveckling av företaget var MCST processor "Elbrus-4c." Dess arkitektur är baserad på den ursprungliga designen, som tjänade som bas för mikroarkitektur VLIW. För beräkning bearbetar ansvariga 4 kärnor 800 MHz, fickminnet 2 MB på varje kärna.

Trots den uppenbara arkaism i termer av produktionsteknologi (stora, små frekvens, processteknik "av förra århundradet" 65 nm), är en elektronisk verkningsgrad jämförbar med Intel serien "i". Med lägre strömförbrukning (45W) dess prestanda är upp till 50 Gflops. Som jämförelse, den äldre modellen Intel Core i7-975 Extreme Edition har en kapacitet på 53 Gflops vid mycket högre frekvenser och strömförbrukning. Detta moderna ryska processor "Elbrus" 2014 års modell sattes prov och kom ut i serien.

"Elbrus-8C"

Det verkar som om tiden för evolutionen var över var det tur för revolutionerande genombrott för inhemska mikroelektronik. ZAO "MCST" tillsammans med Institute of Electronic Control Machines har utvecklat och tagit fram en ny generation av teknik produktdesign. För industriell produktion av förbereda processor "Elbrus 8c" skapas på 28-nanometers processteknik.

Enheten kommer att arbeta parallellt med styrenheten och den nationella utvecklingen KPI-2. Även om regulatorn tills utsläppt på 65 nm processteknik, stöder tre Gigabit Ethernet nätverksstyrenhet, 20 linjer PCI-Express-bussen 2,0, åtta 2,0 av USB-portar, åtta SATA-portar. Kommunikation med processorn är 16 Gb / s.

tekniska egenskaper

Tillverkare avslöjade de viktigaste egenskaperna för "Elbrus" nya systemet:

• Processor - 8 kärnor utan gipertredinga.
• Kristallstorlek - 350 mm ^2.
• Andra nivån cache för varje kärna - 512 kV.
• tredje nivån cache är vanligt - 16 MB.
• Execution per cykel - 30 operationer.
• Klockfrekvens - 1,3 GHz, när dessa parametrar är garanterade oavbruten drift av alla kärn obegränsad tid, även om hundra procent belastning.
• Prestanda (topp) - 250 Gflops.
• Effekt - 60-90 watt.
• Licens självständighet från Intel, samtidigt som stöd för större operativsystem med x86 / x86-64 arkitekturen.

Som ni ser, det ryska processor "Elbrus" den senaste generationen av upp till fem gånger mer produktiva än 4C-modellen.

arkitektur

Som ett viktigt resultat av företaget ZAO MCST utvecklat den ursprungliga arkitekturen i mikroprocessorn "Elbrus". Processorn syftar till att maximera hårdvaruresurser för data prestationsmått. I den allmänna klassificeringen den tillhör den kategori av arkitekturen, genom att använda principen för ett brett instruktionsord VLIW (Very Large Instruction Word), genererar kompilatorn för parallell exekvering sekvens av grupper (breda instruktionsord), i vilken det inte finns några beroenden mellan lag inom gruppen och minimerad beroende mellan lag i olika grupper.

Således ryska processor "Elbrus" mycket använder parallellism i nivå med verksamheten finns i programkoden. Resultatet är en stor arkitektonisk hastighet genom frisättningen av parallelliseapparatfunktioner inneboende superskalära arkitekturer och överföra dem optimera kompilatorn. Detta har lett och andra viktiga funktioner inneboende "Elbrus" arkitektur - låg strömförbrukning enheter.

Tillsammans med en effektiv användning av parallellism i arkitekturen av verksamheten "Elbrus" enhet som genomför andra typer (nivåer) av parallellism inneboende i beräkningsprocessen:

• samtidighet problem i användare med flera komplex;
• Samtidighetskontroll flöden på det delade minnet;
• vektor parallellism.

Kompatibel med x86-arkitekturen

Som ett grundläggande krav inom arkitektur, utvecklare från början ansåg att ge effektiv binär kompatibilitet med den dominerande Intel x86 mikroprocessorarkitektur. Det genomförs på grundval av en dold dynamisk översättning och dess stödutrustning mikroprocessor "Elbrus". Den bestämmer också egenskaperna hos den nya inhemska arkitekturen är utvecklingen av hårdvarustöd Secure Computing (programmering modul), betydligt underlättar arbetet för programmerare att skapa stora programvarusystem med begränsade deadlines.

praktisk tillämpning

Om det är planerat att använda ryska processorer? Det bör förstås att denna produkt är utformad med ett enda syfte - att ge en självförsörjande, oberoende av leverans och licensiering av mikroelektronik och datorteknik. Datorer på "Elbrus" processor med en hög grad av säkerhet och skydd mot virus i efterfrågan inom försvarsindustrin, inom säkerhetstjänsten, viktiga statliga institutioner.

Samtidigt tillåter systemet de vanliga Windows och Linux, vilket öppnar vägen, om inte för genomsnittskonsumenten att företagssektorn. MCST erbjuder en skyddad datorer och servrar, som kan arbeta i tuffa miljöer.