"Elbrus" - procesador en Rusia. Especificacións e historia

Desde o inicio da tecnoloxía informática no noso país, o deseño de sistemas de alto rendemento é considerado como un dos obxectivos máis importantes da ciencia nacional. Desde os anos 90 o estudo foron asociados con unha fundamentalmente nova condición - a necesidade de aplicar o novo desenvolvemento en base a microprocesadores rusos. O resultado foi creado "Elbrus" - procesador, no seu poder de computación non sexa inferior ás mellores modelos estranxeiros.

Historia da creación

Actualmente, só algúns países de todo o mundo están proxectando ordenadores cun microprocesador do seu propio deseño - nos Estados Unidos, Gran Bretaña, Xapón e China. É evidente que, dentro da seguridade e substitución de importacións Rusia tamén require un procesador que é suficiente para satisfacer as demandas das forzas armadas, axencias de aplicación da lei, administración e formación. Unha posible - e comercialización do produto. Despois de décadas de traballo activo de científicos e enxeñeiros de faísca-Technology Moscow Center (MCST) non se avergoña de presentar o máis recente desenvolvemento das 2014-15 anos: oito procesadores "Elbrus 8C". Pero antes daquel evento histórico foi pasado un longo camiño de cálculos teóricos e investigación práctica.

Na URSS notable importancia no desenvolvemento da tecnoloxía de ordenador que temos traballo académico S. A. Lebedeva. O grupo liderado por el na Academia de Ciencias do Instituto de Mecánica de Precisión e Tecnoloxía da computación (ITM e VT) foron creados por máquinas electrónicas de computación (ordenadores) quince modelos - desde o primeiro tubo para máquinas de alta velocidade de circuítos integrados.

"Elbrus-1"

A idea das liñas arquitectónicas, posteriormente incorporada no procesador ruso "Elbrus", naceu en 1969. A razón para o desenvolvemento era a necesidade de "intelectualização" de sistemas estratéxicos. Converteuse en deseñador xefe VS Burtsev, un especialista destacado na ciencia da computación, académico máis tarde.

En 1979, ITM e estado VT comisión foi representada por primeira xeración do complexo multiprocessador Computing "Elbrus" (IAC). O procesador foi deseñado en base ao TTL-lóxica. O sistema utilizado na industria de armamento.

"Elbrus-2"

a segunda xeración de MVK "Elbrus" Despois de seis anos, pasou con éxito o exame. O procesador ea nova base elemento eran completamente o desenvolvemento nacional. O sistema foi baseado nunha alta velocidade de circuítos integrados con lóxica axustado-emisor serie IC-100. Desempeño do "Elbrus-2" na configuración desyatiprotsessornoy foi de 125 Mill. Por segundo.

ERM foi construído de forma modular con maior fiabilidade. Grazas á velocidade e resiliência do complexo foi usado por moitos anos nas instalacións clave de sistemas estratéxicos. Único para as súas características de tempo acadado implantación e desenvolvemento dunha serie de ideas avanzadas ERM na organización do proceso computacional.

"Elbrus-3"

A seguinte etapa (1986-1994) foi a creación da terceira xeración de MVK "Elbrus". O procesador é agora máis poderosos compoñentes ata electrónicos - máis perfecto. Director de proxectos elixido membro da Academia de Ciencias B. A. Babayana correspondente. By the way, fixo contribucións fundamentais para o desenvolvemento da MVK "Elbrus-1" e "Elbrus-2".

Avaliar as vantaxes e inconvenientes deles desenvolveron a arquitectura superescalar aplicada na segunda xeración do ERM, Boris Artashesovich propuxo unha implementación máis avanzada do concepto de unha palabra de instrución de ancho. Antes do colapso da Unión de expertos lograron montar un prototipo, pero o financiamento como as novas autoridades parado.

contemporáneo

A continuación desta liña proxecto está conectado coas actividades da ZAO MCST. Na súa estrutura, os principais mikroelektronschiki domésticos facendo aposta fundamental sobre o uso da tecnoloxía de microprocesador, comezou a crear dúas series de microprocesadores e sistemas de ordenador con base nelas. Estas obras son, entón, axudou a crear un poderoso procesador ruso "Elbrus" 2014 lanzamento.

base do proxecto para a primeira serie foi a arquitectura aberta Scalable Processor Architecture (SPARC), The especificado por Sun Microsystems. Procesadores «R» da familia foron creados con base nel.

A base da segunda serie foi a arquitectura orixinal de "Elbrus", desenvolvendo os principios que foron aprobados e proclamados IAC-3 (orixinalmente era chamado de "arquitectura E2k»). Creáronse catro tipos básicos de procesadores. Así, o "Elbrus" (CPU): comparación de modelos é dada na táboa seguinte.

"Elbrus-4C"

Un dos máis recentes desenvolvemento exitoso da empresa foi o procesador MCST "Elbrus-4C." A súa arquitectura baseada no proxecto orixinal, que serviu como base para VLIW microarquitetura. Para o cálculo procesa responsables 4 núcleos 800 MHz, caché de 2 MB de cada núcleo.

A pesar da aparente arcaísmo en termos de tecnoloxía de produción (tamaño grande, de baixa frecuencia, tecnoloxía de proceso "do último século" 65 nm), unha eficiencia dispositivo electrónico é comparable coa serie Intel "i". Con menos consumo de potencia (45W) o seu funcionamento é de ata 50 GFLOPS. Para efecto de comparación, o modelo máis antigo de Intel Core i7-975 Extreme Edition ten unha capacidade de 53 GFLOPS en frecuencias máis altas e consumo de enerxía. Este moderno procesador ruso "Elbrus" 2014 ano modelo foi posto de proba e saíu na serie.

"Elbrus-8C"

Parece que o tempo de evolución acabou, foi a vez do avance revolucionario para microelectrónica domésticos. ZAO "MCST" en conxunto co Instituto de máquinas Control Electrónico desenvolveu e produciu unha nova xeración de proxectos de produtos de enxeñería. Para a produción industrial de preparar procesador "Elbrus 8C" creado na tecnoloxía de proceso de 28 nanómetros.

O dispositivo pode traballar en conxunto co controlador eo desenvolvemento nacional KPI-2. Aínda que o controlador até seren liberados na tecnoloxía de proceso de 65 nm, que soporta tres controlador de rede Gigabit Ethernet, 20 liñas PCI-Express Bus 2.0, 2.0 de oito portos USB, oito SATA-portas. A comunicación co procesador e 16 GB / s.

características técnicas

Fabricante revelou as principais características do "Elbrus" novo sistema:

• Procesador - 8 núcleos sen gipertredinga.
• Tamaño do cristal - 350 ^mm2.
• de caché de segundo nivel para cada núcleo - 512 kV.
• de caché de terceiro nivel é común - 16 MB.
• Execución por ciclo - 30 operacións.
• frecuencia de reloxo - 1.3 GHz, o funcionamento ininterrompido cando estes parámetros son garantir de todos os tempos ilimitada nuclear, aínda que cen por cento de carga.
• Desempeño (Pico) - 250 GFLOPS.
• Power - 60-90 watts.
• independencia licenza de Intel, garantindo soporte para os principais sistemas operativos con arquitectura x86 / x86-64.

Como verás, o procesador ruso "Elbrus" a última xeración de ata cinco veces máis produtivos que o modelo 4C.

arquitectura

Como un resultado importante da empresa ZAO MCST desenvolveu a arquitectura orixinal do microprocesador "Elbrus". O procesador é destinado a dar os recursos de hardware para os datos de métricas de rendemento. Na clasificación xeral, pertence á categoría de arquitectura, utilizando o principio dunha palabra ampla instrucións VLIW (Very Large Palabra Instrución), o compilador xera para a secuencia de execución paralela de grupos (palabras de instrucción de ancho), en que non hai dependencias entre os equipos dentro do grupo e dependencia minimizado entre os equipos en diferentes grupos.

Así, procesador ruso "Elbrus" altamente usa paralelismo a nivel de operacións está presente no código do programa. O resultado é unha gran velocidade de arquitectura pola liberación de funcionamento da aparelhagem paralelização arquitecturas superscalar inherentes e transferir-los optimizar compilador. Isto levou, e outras características importantes inherente arquitectura "Elbrus" - dispositivos de baixo consumo de enerxía.

Xunto co uso efectivo de paralelismo na arquitectura das operacións "Elbrus" dispositivo colocado aplicar outros tipos (niveis) do paralelismo inherente ao proceso de computación:

• problemas de simultaneidade en múltiples ordenadores complexos;
• control de competencia flúe na memoria compartida;
• paralelismo vector.

Compatible coa arquitectura x86

Como un requisito fundamental na arquitectura, os desenvolvedores inicialmente considerado proporcionando eficiente compatibilidade binaria coa arquitectura dominante microprocesador Intel x86. El é aplicado en base a unha tradución dinámica oculta eo seu microprocesador equipos de apoio "Elbrus". Tamén determina as propiedades da nova arquitectura doméstica é o desenvolvemento de soporte de hardware de computación seguro (módulo de programación), facilita considerablemente o traballo de programadores para crear grandes sistemas de software con prazos limitados.

aplicación práctica

Onde está prevista a usar procesadores rusos? Debe ser entendido que este produto está deseñado cun único propósito - para proporcionar un autosuficiente, independente da subministración e licenzas de microelectrónica e informática. Ordenadores no procesador "Elbrus" con un alto nivel de seguridade e protección contra virus informático na demanda na industria de defensa, nos servizos de seguridade, importantes institucións do Estado.

Mentres tanto, o sistema permite que as de Windows habituais e Linux, que abre o camiño, se non para o consumidor medio, que o sector corporativo. MCST ofrece ordenadores e servidores protexidos, capaces de operar en ambientes hostís.