Elbrus je ruski procesor. Tehnične značilnosti in zgodovina nastanka

Od samega začetka računalniška tehnologija

Zgodovina ustvarjanja

Trenutno le nekaj držav na svetu oblikuje računalnike na mikroprocesorje lastne zasnove - v ZDA, Angliji, na Japonskem in na Kitajskem. Očitno je, da v okviru ruske varnosti in uvozne zamenjave zahteva tudi lasten procesor, ki zadostuje zahtevam oboroženih sil, organov pregona, vlade in izobraževanja. In, če je mogoče, komercializacijo izdelka. Po desetletjih aktivnega dela se znanstveniki in inženirji Moskovskega tehnološkega centra Spark (MCTS) ne sramujejo, da bi predstavili najnovejši razvoj 2014-15: osemjedrni procesor Elbrus 8c. Toda pred tem zgodovinskim dogodkom je bil sprejet daljši način teoretičnih izračunov in praktičnih raziskav.

V ZSSR je izjemno delo pri razvoju in razvoju računalniške tehnologije delo Akademika S. A. Lebedeva. Na Inštitutu za natančno mehaniko in računalništvo (ITM in VT), ki ga vodi na Akademiji znanosti, elektronski računalniki (računalniki) petnajst modelov - od prve, svetilke, do strojev za visoke hitrosti na integriranih vezjih.

Elbrus-1

Ideja o arhitekturni liniji, kasneje vključena v ruski predelovalec "Elbrus", se je rodila leta 1969. Vzrok za razvoj je bila potreba po "intelektualizaciji" strateških sistemov. Glavni oblikovalec je bil VS Burtsev, izjemen specialist za računalništvo, kasneje akademik Ruske akademije znanosti.

Leta 1979 je bila v komisiji ITM in VT predstavljena prva generacija večprocesorskega računalniškega kompleksa (MVK) "Elbrus". Procesor je zasnovan na osnovi TTL-logike. Sistem je bil uporabljen v vojaški industriji.

Elbrus-2

Šest let kasneje je druga generacija MVK Elbrus uspešno prestala test. Procesor in nova elementna baza sta bili popolnoma domači razvoj. Sistem je temeljil na visoki hitrosti integrirana vezja z emiterjem povezano logiko serije IS-100. Uspešnost Elbrus-2 v konfiguraciji desetih procesorjev je bila 125 milijonov operacij na sekundo.

MVK je bil zgrajen na modularni podlagi z večjo zanesljivostjo. Zaradi hitrosti in tolerance napak je bil kompleks že več let uporabljen v ključnih objektih strateških sistemov. Unikatne značilnosti MVK so bile dosežene z uvedbo in razvojem številnih naprednih idej pri organizaciji računskega procesa.

Elbrus-3

Naslednja faza (1986-1994) je bila ustanovitev tretje generacije MVK Elbrus. Procesor je postal še močnejši, osnovna enota je bolj popolna. Vodja projekta je izbral BA Babayan, korespondenčni član Akademije znanosti. Mimogrede, je bistveno prispeval k razvoju MVK Elbrus-1 in Elbrus-2.

Ocenjevanje prednosti in slabosti njih razvil superskalarni arhitekturo, ki se izvaja v drugi generaciji ERM, Boris A. predlagala bolj napredne izvajanje koncepta široko uporabniški besedo. Pred razpadu Zveze strokovnjakov uspelo sestaviti prototip, ampak sredstva, kot je nova oblast ustavila.

Najnovejši čas

Nadaljevanje te projektne linije je povezano z dejavnostmi ZAO MCTS. V svoji zgradbi je vodilna domača mikroelektronika, ki je načelno stavila na uporabo mikroprocesorskih tehnologij, začela ustvarjati dve seriji mikroprocesorjev in računalniških sistemov, ki temeljijo na njih. Ta dela so pozneje omogočili ustvarjanje močnega ruskega procesorja "Elbrus" v letu 2014.

Osnove projektiranja za prvo serijo je bila arhitektura razširljive procesorske arhitekture (SPARC), ki jo je določila Sun Microsystems Corporation. Na podlagi tega je nastala družina "R".

Osnova drugega niza je bila prvotna arhitektura "Elbrus", razvoj načel, ki so bili odobreni in določeni v IAC-3 (sprva je bila imenovana "arhitektura E2K"). Skupaj so bile ustvarjene štiri glavne vrste procesorjev. Torej, Elbrus (procesor): modeli so primerjani v spodnji tabeli.

Elbrus-4s

Eden od zadnjega uspešnega razvoja podjetja MTSTS je bil procesor Elbrus-4s. Njegova arhitektura temelji na izvirnem razvoju, na podlagi katere je bila mikroarhitektura VLIW. Za procese računanja je 4 jedra pri 800 MHz, cache pomnilnik 2 MB na vsakem jedru.

Kljub navideznemu arhaizmu v smislu proizvodne tehnologije (velike velikosti, majhne frekvence, tehnološki proces »zadnjega stoletja« 65 nm) je učinkovitost elektronske naprave primerljiva s procesorji Intel i-series. Z manjšo porabo energije (45 W), je njegova zmogljivost do 50 Gflops. Za primerjavo: starejši model Intel Core i7-975 Extreme Edition ima zmogljivost 53 GFlops pri veliko višjih frekvencah in porabi energije. Ta sodobni ruski predelovalec "Elbrus" iz leta 2014 je bil preizkušen in se je lotil serije.

Elbrus-8S

Zdi se, da je čas evolucije konec, prišel je preobrat revolucionarnega za domače mikroelektroniko. Delniška družba "MCTS" je skupaj z Inštitutom za elektronske nadzorne stroje razvila in izdelala inženirske vzorce novega generacijskega izdelka. Procesor "Elbrus 8c" se pripravlja za industrijsko proizvodnjo, ki se ustvarja z uporabo 28-nanometrske procesne tehnologije.

Delovna naprava bo seznanjena z regulatorjem tudi domačega razvoja KPI-2. Čeprav je krmilnik še vedno na voljo na 65 nm procesni tehnologiji, podpira tri Gigabit Ethernet krmilnike, 20 linij PCI Express vodilo 2.0, osem priključkov USB 2.0, osem vrat SATA. Izmenjava podatkov s procesorjem je 16 GB / s.

Tehnične specifikacije

Proizvajalec je pokazal glavne značilnosti najnovejšega sistema Elbrus:

• Procesor - 8 jeder brez hipertradinga.
• Kristalno območje - 350 mm².
• Predpomnilnik drugega nivoja za vsako jedro je 512 KB.
• Predpomnilnik tretje ravni je v skupni rabi - 16 MB.
• Učinkovitost na cikel - 30 operacij.
• Ura frekvence je 1,3 GHz, pri teh parametrih je neprekinjeno delovanje vseh jeder zagotovljeno za neomejen čas, tudi pri 100% obremenitvi.
• Produktivnost (vrh) - 250 Gflops.
• Moč - 60-90 W.
• Licencirana neodvisnost od podjetja Intel, hkrati pa podpira osnovne operacijske sisteme z arhitekturo x86 / x86-64.

Kot lahko vidite, je ruski procesor "Elbrus" zadnje generacije petkrat bolj produktiven kot model 4C.

Arhitektura

Kot pomemben rezultat družbe ZAO MCST razvil izvirno arhitekturo mikroprocesor "Elbrus". Procesor je osredotočen na doseganje maksimalnih kazalnikov uspešnosti teh virov strojne opreme. V generalni razvrstitvi spada v kategorijo arhitekture, z uporabo načela široko uporabniški besedo VLIW (Very Large Instruction besede), prevajalnik ustvarja za vzporedno izvajanja zaporedja skupin (širokih navodil besed), v katerem so med ekipami v skupini in čim manjši odvisnosti ni odvisnosti med skupinami v različnih skupinah.

Tako ruski procesor "Elbrus" zelo uporablja paralelizem na ravni poslovanja je prisotna v programski kodi. Rezultat je velika arhitekturna hitrost s sproščanjem paralelizacija aparati funkcij neločljivo superskalarni arhitekture in jih prenesti optimizacijo prevajalnik. To je pripeljalo do druge pomembne lastnosti, značilne za arhitekturo podjetja Elbrus - nizka poraba električne energije opreme.

Skupaj z učinkovito uporabo vzporednosti operacij v arhitekturi naprave Elbrus so druge vrste (ravni) vzporednosti inherentne v računalniškem procesu:

• vzporednost problemov v več-strojnih kompleksih;
• sovpadnost kontrolnih tokov na deljenem pomnilniku;
• vektorsko vzporednost.

Združljiv z arhitekturo x86

Kot temeljna zahteva za arhitekturo so razvijalci najprej menili, da zagotavljajo učinkovito binarno združljivost z prevladujočo arhitekturo mikroprocesorja Intel x86. Izvaja se na osnovi skritega dinamičnega prevajanja in njegove podpore v strojni opremi mikroprocesorja "Elbrus". Tudi opredelitev lastnosti nove domače arhitekture vključuje napredne strojne podpore za varno računalništvo (modularno programiranje), kar močno olajša delo programerjev pri ustvarjanju velikih programskih paketov z omejenim časom izvajanja.

Praktična uporaba

Kje je načrtovana uporaba ruskih predelovalcev? Treba je razumeti, da je ta izdelek razvit izključno za zagotavljanje samozadostnega, neodvisnega od nabave in licenciranja mikroelektronike in računalniške tehnologije. Računalniki na procesorju Elbrus z večjo varnostjo in zaščito pred računalniškimi virusi so v povpraševanju v vojaški industriji, varnostnih službah, v pomembnih državnih institucijah.

Medtem sistem vam omogoča namestitev znanih Windows in Linux, kar odpira pot, če ne povprečnemu potrošniku, nato pa podjetju. Družba MCST ponuja zaščitene računalnike in strežnike, ki lahko delujejo v neugodnih okoljih.