"Elbrus" - prosessori Venäjällä. Tekniset tiedot ja historia

Alusta lähtien tietotekniikan maassamme, suunnittelu korkean suorituskyvyn järjestelmiä pidetään yhtenä tärkeimmistä tavoitteista National Science. 90-luvulta lähtien tutkimus liittyi täysin uudenlaista ehto - tarve toteuttaa uuden kehityksen pohjalta Venäjän mikroprosessorit. Tuloksena syntyi "Elbrus" - prosessori, sen laskentateho ei ole huonompi paras ulkomaisten mallien.

Historia luomisen

Nykyisin vain muutamassa maassa ympäri maailmaa suunnittelevat tietokoneet mikroprosessorin oman suunnittelun - Yhdysvalloissa, Britanniassa, Japanissa ja Kiinassa. On selvää, että sisällä turvallisuus sekä tuonnin korvaamisen Venäjällä edellyttää myös prosessorin, joka riittää täyttämään asevoimien, lainvalvontaviranomaisten, hallinnon ja koulutuksen. Mahdollinen - ja kaupallistamista tuotteen. Vuosikymmeniä kestäneen aktiivisen työn tutkijoiden ja insinöörien Moskovan keskuksen Spark-tekniikka (MCST) ei häpeä esitellä uusimman kehityksen 2014-15 vuotta: kahdeksan prosessorin "Elbrus 8c". Mutta ennen sitä historiallista tapahtumaa on kulunut pitkä matka teoreettisten laskelmien ja käytännön tutkimusta.

Neuvostoliitossa suurta merkitystä kehitettäessä tietotekniikkaa meillä akateemisen työn S. A. Lebedeva. Johtama ryhmä hänet tiedeakatemian Institute of hienomekaniikan ja Computer Technology (ITM ja VT) luotiin sähköisessä computing koneet (tietokoneet) viisitoista malleja - ensimmäisestä putkesta nopeiden koneiden integroidun piirin.

"Elbrus-1"

Ajatus arkkitehtonisia linjoja, sittemmin kirjattu Venäjän prosessori "Elbrus", syntyi vuonna 1969. Syynä kehitykseen oli tarve "älyllistäminen" strategisten järjestelmiä. Tuli pääsuunnittelija VS Burtsev, erinomainen asiantuntija tietotekniikassa, myöhemmin akateemikko.

Vuonna 1979, ITM ja VT komissionumeron edusti ensimmäisen sukupolven monen computing monimutkainen "Elbrus" (IAC). Prosessori suunniteltiin perustuen TTL-logiikan. Järjestelmä käytetty aseteollisuuden.

"Elbrus-2"

toisen sukupolven MVK "Elbrus" Kuuden vuoden läpäissyt testin. Prosessori ja uusi elementti pohja olivat täysin kansallista kehitystä. Järjestelmä perustuu nopea integroitujen piirien kanssa emitterikytketty logiikka IC-100-sarjan. Suorituskyky "Elbrus-2" desyatiprotsessornoy kokoonpano oli 125 Mill. Sekunnissa.

ERM rakennettiin modulaarisesti suuremmalla varmuudella. Kiitos nopeutta ja joustavuus kompleksia käytettiin useiden vuosien keskeiset tilat strategisten järjestelmien. Ainutlaatuinen sen aikaa ominaisuuksia, jotka saavutettiin ERM toteuttamiseen ja kehittämiseen useita edistyneitä ideoita järjestämisessä laskennallisen menetelmän.

"Elbrus-3"

Seuraavassa vaiheessa (1986-1994) oli, että luotaisiin kolmannen sukupolven MVK "Elbrus". Prosessori on nyt entistäkin tehokkaampi elektroniikkakomponentit - täydellinen. Projektipäällikkö valittu vastaava jäsen Academy of Sciences B. A. Babayana. Muuten, hän teki perustavanlaatuisista kehittämiseen MVK "Elbrus-1" ja "Elbrus-2".

Arvioidessaan etuja ja haittoja niistä kehitti superscalar arkkitehtuurin toteutettu toisen sukupolven ERM Boris Artashesovich ehdotti kehittyneempi täytäntöönpanon käsitteen laajan käskysanan. Ennen romahdusta unionin asiantuntijoiden onnistui koota prototyyppi vaan rahoitus uudeksi viranomaiset pysähtyi.

nykyajan

Jatkon kannalta hanketta liittyy toimintaan ZAO MCST. Rakenteeltaan, johtava kotimainen mikroelektronschiki tehdä perustavanlaatuisia veto käytöstä Mikroprosessoritekniikkaan alkoi luoda kaksi sarjaa mikroprosessorit ja tietokonejärjestelmien niiden pohjalta. Nämä teokset ovat sitten auttoi luomaan vahva venäläinen prosessori "Elbrus" 2014 julkaisu.

Hankekohtaisesti ensimmäisen sarjan oli avoin arkkitehtuuri Scalable prosessorin arkkitehtuuri (SPARC), määritetty Sun Microsystemsin. Prosessorit «R» perhe on luotu sen pohjalta.

Perusteella toisen sarjan oli alkuperäinen arkkitehtuuri "Elbrus", kehittää periaatteet, jotka on hyväksytty ja vahvistettu IAC-3 (alunperin se oli nimeltään "arkkitehtuuri E2K»). Siellä luotiin neljä perustyyppiä prosessoreita. Näin ollen "Elbrus" (CPU): vertailu mallien esitetään alla olevassa taulukossa.

"ELBRUS-4c"

Yksi tuoreimmista onnistuneen yrityksen kehittämiseen oli MCST prosessori "Elbrus-4c." Sen arkkitehtuuri perustuu alkuperäisen suunnittelun, joka toimi pohjana mikroarkkitehtuuria VLIW. Laskemista käsittelee vastaa 4 ydintä 800 MHz, välimuisti 2 Mt kunkin ytimen.

Huolimatta näennäinen arkaismi kannalta tuotantotekniikan (suuri, pieni taajuus, prosessi tekniikka "viime vuosisadan" 65 nm), elektronisen laitteen tehokkuus on verrattavissa Intel sarja "i". Pienemmällä virrankulutus (45W) sen suorituskyky on jopa 50 Gflops. Vertailun vuoksi vanhempi malli Intel Core i7-975 Extreme Edition kapasiteetti on 53 Gflops paljon korkeammilla taajuuksilla ja virrankulutus. Tämä moderni venäläinen prosessori "Elbrus" 2014 vuosimallista pantiin testi ja tuli ulos sarjassa.

"Elbrus-8C"

Näyttää siltä, että aika evoluution oli ohi, se oli vuorossa läpimurrosta kotimaan mikroelektroniikan. ZAO "MCST" yhdessä Institute of Electronic koneilla on kehittänyt ja tuottanut uuden sukupolven tekniikan tuotemalleja. Teollisen tuotannon valmistamiseksi prosessori "Elbrus 8c" luotu 28 nanometrin prosessitekniikan.

Laite toimii yhdessä ohjaimen ja kansallisen kehityksen KPI-2. Vaikka ohjain kunnes julkaistiin 65 nm prosessitekniikan, se tukee kolmea Gigabit Ethernet verkko-ohjain, 20 riviä PCI-Express väylän 2.0, kahdeksan 2.0 USB-porttia, kahdeksan SATA-porttia. Kommunikointi prosessori on 16 Gb / s.

tekniset ominaisuudet

Valmistaja paljasti tärkeimmät ominaisuudet "Elbrus" uusi järjestelmä:

• Prosessori - 8 ydintä ilman gipertredinga.
• Kidekoon - 350 mm ^2.
• Toisen tason välimuisti kutakin ydintä varten - 512 kV.
• Kolmannen tason välimuisti on yleistä - 16 megatavua.
• Suoritus per sykli - 30 toimintoa.
• Kellotaajuus - 1,3 GHz, kun nämä parametrit ovat taatusti keskeytymättömän toiminnan kaikkien ydinaseiden rajoittamattoman ajan, vaikka sataprosenttisesti kuorman.
• Performance (Peak) - 250 Gflops.
• Virta - 60-90 wattia.
• Lisenssin riippumattomuus Intelin, varmistaen samalla tukea yleisimpien käyttöjärjestelmien kanssa x86 / x86-64 arkkitehtuuria.

Kuten näette, Venäjän prosessori "Elbrus" uusimman sukupolven jopa viisi kertaa tuottavampia kuin 4C mallia.

arkkitehtuuri

Tärkeänä tuloksena ZAO MCST kehitti alkuperäisen arkkitehtuurin mikroprosessorin "Elbrus". Prosessori on suunnattu maksimoimaan laitteiston resursseja tehokkuustekijät tiedot. Yleisessä luokituksen se kuuluu luokkaan arkkitehtuurin, käyttäen periaatteessa laaja käskysanan VLIW (Very Large Instruction Word), kääntäjä tuottaa rinnakkaiseen toteutusjärjestys ryhmien (leveä käskysanoja), jossa ei ole riippuvuuksia joukkueiden välistä ryhmän sisällä ja minimoida riippuvuutta joukkueiden välillä eri ryhmissä.

Siten, venäläinen prosessori "Elbrus" erittäin käyttää rinnakkaisuuden tasolla toiminnan on läsnä ohjelmakoodin. Tuloksena on suuri arkkitehtoninen nopeudella vapautuminen parallelization laitteen liittyvästä superscalar arkkitehtuurit ja siirtää niitä optimoimalla kääntäjä. Tämä on johtanut, ja muita tärkeitä ominaisuuksia luonnostaan "Elbrus" arkkitehtuuri - alhainen virrankulutus laitteita.

Yhdessä tehokkaan käytön rinnakkaisuus arkkitehtuurissa operaatiot "Elbrus" laite noudattaen toteuttaa muunlaisia (Levels) rinnakkaisuus luonnostaan computing prosessi:

• samanaikaisuuden ongelmia multicomputer komplekseja;
• Samanaikaisuuden hallinta virtaa jaetun muistin;
• vektori rinnakkaisuus.

Yhteensopiva x86

Kuten perusvaatimus arkkitehtuurissa, kehittäjät harkitsi tehokkaan binary yhteensopivuus hallitseva Intel x86 mikroprosessoriarkkitehtuurin. Se on toteutettu perusteella piilotettu dynaaminen käännös ja sen tuki laitteet mikroprosessori "Elbrus". Se myös määrittelee ominaisuuksia uuden kotimaisen arkkitehtuurin kehittäminen laitteiston tuki Secure Computing (ohjelmointimoduuli), helpottaa merkittävästi työn ohjelmoijat luoda suuria ohjelmistoja rajoitetusti määräaikoja.

käytännön soveltamista

Jos tarkoituksena on hyödyntää Venäjän prosessorit? On ymmärrettävä, että tämä tuote on suunniteltu yksi tavoite - luoda omavarainen, riippumaton tarjonnan ja lisensointi mikroelektroniikan ja tietotekniikkaa. Tietokoneet "Elbrus" prosessori korkeatasoinen turvallisuus ja suoja tietokoneviruksia kysynnän puolustusteollisuuden, että turvallisuuspalvelut, tärkeä valtion laitokset.

Samalla järjestelmä mahdollistaa tavallista Windows ja Linux, joka avaa tien, ellei keskivertokuluttaja, että yrityssektorilla. MCST tarjoaa suojatut tietokoneet ja palvelimet, jotka pystyvät toimimaan vaativissa olosuhteissa.