«Elbrus» - επεξεργαστή στη Ρωσία. Προδιαγραφές και την ιστορία του

Από την έναρξη της τεχνολογίας των υπολογιστών στη χώρα μας, ο σχεδιασμός των συστημάτων υψηλής απόδοσης θεωρείται ως ένας από τους σημαντικότερους στόχους της εθνικής επιστήμης. Από τη δεκαετία του '90 η μελέτη συνδέθηκαν με μια ριζικά νέα κατάσταση - την ανάγκη για την εφαρμογή της νέας ανάπτυξης στη βάση της ρωσικής μικροεπεξεργαστών. Το αποτέλεσμα δημιουργήθηκε «Elbrus» - επεξεργαστή, με υπολογιστική ισχύ της, δεν είναι κατώτερη από τα καλύτερα ξένα πρότυπα.

Η ιστορία της δημιουργίας

Επί του παρόντος, μόνο λίγες χώρες σε όλο τον κόσμο σχεδιασμό υπολογιστές με ένα μικροεπεξεργαστή του δικού του σχεδιασμού του - στις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Βρετανία, την Ιαπωνία και την Κίνα. Είναι προφανές ότι στο πλαίσιο της υποκατάστασης της ασφάλειας και της εισαγωγής της Ρωσίας απαιτεί επίσης έναν επεξεργαστή που είναι επαρκής για να καλύψει τις ανάγκες των Ενόπλων Δυνάμεων, υπηρεσίες επιβολής του νόμου, της διοίκησης και της εκπαίδευσης. Μια πιθανή - και η εμπορευματοποίηση του προϊόντος. Μετά από δεκαετίες ενεργά το έργο των επιστημόνων και μηχανικών της Μόσχας Κέντρο Spark-Τεχνολογία (MCST) δεν ντρέπεται να παρουσιάσει τις τελευταίες εξελίξεις των 2014-15 χρόνια: οκτώ επεξεργαστή «Elbrus 8γ». Αλλά πριν από αυτό το ιστορικό γεγονός έχει περάσει σε μεγάλο βαθμό από θεωρητικούς υπολογισμούς και πρακτική έρευνα.

Στην ΕΣΣΔ εξαιρετική σημασία για την ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών έχουμε ακαδημαϊκή εργασία Σ Α Λεμπέντεβα. Η ομάδα με επικεφαλής τον αυτόν στην Ακαδημία Επιστημών του Ινστιτούτου Μηχανικής ακριβείας και Τεχνολογίας Υπολογιστών (ITM και VT) δημιουργήθηκαν από ηλεκτρονικές μηχανές υπολογιστών (υπολογιστές) δεκαπέντε μοντέλα - από τον πρώτο σωλήνα σε μηχανές υψηλής ταχύτητας ολοκληρωμένο κύκλωμα.

"Elbrus-1"

Η ιδέα των αρχιτεκτονικών γραμμών, στη συνέχεια ενσωματώνονται στο ρωσικό επεξεργαστή «Elbrus», γεννήθηκε το 1969. Ο λόγος για την εξέλιξη αυτή ήταν η ανάγκη «διανοητικοποίηση» των στρατηγικών συστημάτων. Έγινε επικεφαλής σχεδιαστής VS Burtsev, μια εξαιρετική ειδικός στην επιστήμη των υπολογιστών, αργότερα ακαδημαϊκός.

Το 1979, ITM και την κατάσταση VT Επιτροπή εκπροσωπήθηκε από την πρώτη γενιά των πολλαπλών υπολογιστών συγκρότημα «Elbrus» (IAC). Ο επεξεργαστής σχεδιάστηκε με βάση την TTL-λογική. Το σύστημα που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία εξοπλισμών.

"Elbrus-2"

η δεύτερη γενιά του MVK «Elbrus» Μετά από έξι χρόνια, πέρασε με επιτυχία το τεστ. Ο επεξεργαστής και το νέο στοιχείο βάσης ήταν εντελώς εθνική ανάπτυξη. Το σύστημα βασίζεται σε μια υψηλής ταχύτητας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων με εκπομπού-συζευγμένη λογική IC-100 σειρά. Performance "Elbrus-2" στη διαμόρφωση desyatiprotsessornoy ήταν 125 Mill. Ανά δευτερόλεπτο.

ΜΣΙ χτίστηκε σε μια σπονδυλωτή μόδας με αυξημένη αξιοπιστία. Χάρη στην ταχύτητα και την ανθεκτικότητα του συγκροτήματος χρησιμοποιήθηκε για πολλά χρόνια στις βασικές εγκαταστάσεις των στρατηγικών συστημάτων. Μοναδικό για τα χαρακτηριστικά φορά που επιτυγχάνεται εφαρμογή και την ανάπτυξη μιας σειράς προηγμένων ιδεών ΜΣΙ στην οργάνωση της υπολογιστικής διαδικασίας.

"Elbrus-3"

Το επόμενο στάδιο (1986-1994) ήταν η δημιουργία της τρίτης γενιάς του MVK «Elbrus». Ο επεξεργαστής είναι τώρα ακόμη πιο ισχυρό ηλεκτρονικά στοιχεία - πιο τέλεια. διαχειριστής έργου επιλεγεί αντίστοιχο μέλος της Ακαδημίας Επιστημών Β Α Babayana. Με την ευκαιρία, έκανε θεμελιώδεις συνεισφορές στην ανάπτυξη του MVK «Elbrus-1» και «Elbrus-2».

Αξιολογώντας τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του να αναπτύξει την superscalar αρχιτεκτονική υλοποιείται στην δεύτερη γενιά του ΜΣΙ, Μπόρις Artashesovich πρότεινε μια πιο προηγμένη εφαρμογή της έννοιας της ένα ευρύ λέξη διδασκαλίας. Πριν από την κατάρρευση της Ένωσης των εμπειρογνωμόνων κατάφερε να συγκεντρώσει ένα πρωτότυπο, αλλά η χρηματοδότηση καθώς οι νέες αρχές σταμάτησαν.

σύγχρονος

Η συνέχιση αυτής της γραμμής του έργου συνδέεται με τις δραστηριότητες της ZAO MCST. Στη δομή του, τα κορυφαία εγχώρια mikroelektronschiki προβεί σε ουσιαστικές στοίχημα σχετικά με τη χρήση της τεχνολογίας μικροεπεξεργαστή, άρχισε να δημιουργεί δύο σειρές των μικροεπεξεργαστών και συστημάτων ηλεκτρονικών υπολογιστών που βασίζονται σε αυτά. Τα έργα αυτά, στη συνέχεια, βοήθησε να δημιουργήσει ένα ισχυρό ρωσικό επεξεργαστή «Elbrus» 2014 απελευθέρωση.

Βάσει του σχεδίου για την πρώτη σειρά ήταν η ανοιχτή αρχιτεκτονική αρχιτεκτονική Scalable Processor (SPARC), Η καθορισμένη από την Sun Microsystems. Επεξεργαστές «R» της οικογένειας έχουν δημιουργηθεί με βάση αυτό.

Η βάση της δεύτερης σειράς ήταν η αρχική αρχιτεκτονική του «Elbrus», ανάπτυξη των αρχών που έχουν εγκριθεί και που προβλέπει η IAC-3 (που αρχικά ονομαζόταν «αρχιτεκτονική E2K»). Εκεί δημιουργήθηκαν τέσσερις βασικούς τύπους επεξεργαστών. Έτσι, η «Elbrus» (CPU): σύγκριση των μοντέλων δίνονται στον παρακάτω πίνακα.

"Elbrus-4c"

Ένα από τα τελευταία επιτυχή ανάπτυξη της εταιρείας ήταν ο επεξεργαστής MCST «Elbrus-4γ.» Η αρχιτεκτονική του είναι βασισμένη στο αρχικό σχέδιο, το οποίο χρησίμευσε ως βάση για την μικροαρχιτεκτονική VLIW. Για τον υπολογισμό επεξεργάζεται υπεύθυνη 4 πυρήνες 800 MHz, μνήμη cache 2 MB σε κάθε πυρήνα.

Παρά την προφανή αρχαϊσμό την άποψη της τεχνολογίας παραγωγής (μεγάλα, μικρά συχνότητα, τεχνολογία επεξεργασίας «του περασμένου αιώνα» 65 nm), μια ηλεκτρονική συσκευή αποδοτικότητα είναι συγκρίσιμη με την Intel της σειράς «i». Με λιγότερη κατανάλωση ενέργειας (45W) η απόδοσή της είναι έως και 50 Gflops. Για λόγους σύγκρισης, το παλαιότερο μοντέλο του επεξεργαστή Intel Core i7-975 Extreme Edition έχει χωρητικότητα 53 Gflops σε πολύ υψηλότερες συχνότητες και την κατανάλωση ενέργειας. Αυτό το σύγχρονο ρωσικό επεξεργαστή «Elbrus» το 2014 έτος μοντέλου τέθηκε τεστ και βγήκε στη σειρά.

"Elbrus-8C"

Φαίνεται ότι ο χρόνος της εξέλιξης ήταν πάνω, ήταν η σειρά του επαναστατική ανακάλυψη για την εγχώρια μικροηλεκτρονικής. ZAO «MCST» μαζί με το Ινστιτούτο Μηχανών ηλεκτρονικού ελέγχου έχει αναπτυχθεί και παράγεται μια νέα γενιά μηχανολογικών σχεδίων του προϊόντος. Για βιομηχανική παραγωγή παρασκευής επεξεργαστή «Elbrus 8c» που δημιουργήθηκε στην τεχνολογία διαδικασία 28 νανομέτρων.

Η συσκευή θα λειτουργήσει σε συνδυασμό με τον ελεγκτή και την εθνική ανάπτυξη KPI-2. Παρά το γεγονός ότι ο ελεγκτής μέχρι να κυκλοφορήσει στην τεχνολογία των 65 nm, υποστηρίζει τρεις ελεγκτή δικτύου Gigabit Ethernet, 20 γραμμές PCI-Express λεωφορείο 2,0, οκτώ 2.0 του USB-λιμάνια, οκτώ SATA-λιμάνια. Η επικοινωνία με τον επεξεργαστή είναι 16 Gb / s.

τεχνικά χαρακτηριστικά

Κατασκευαστής αποκάλυψε τα βασικά χαρακτηριστικά του «Elbrus» νέο σύστημα:

• Επεξεργαστής - 8 πυρήνες χωρίς gipertredinga.
• μέγεθος των κρυστάλλων - 350 χιλιοστά ^2.
• μνήμη cache δευτέρου επιπέδου για κάθε πυρήνα - 512 kV.
• προσωρινή μνήμη τρίτου επιπέδου είναι κοινό - 16 MB.
• Εκτέλεση ανά κύκλο - 30 επιχειρήσεις.
• συχνότητα χρονισμού - 1.3 GHz, όταν αυτές οι παράμετροι που εγγυάται την απρόσκοπτη λειτουργία όλων των πυρηνικών απεριόριστο χρονικό διάστημα, ακόμη και αν εκατό τοις εκατό του φορτίου.
• Απόδοση (Peak) - 250 Gflops.
• Ισχύς - 60-90 watts.
• ανεξαρτησία άδεια από την Intel, εξασφαλίζοντας παράλληλα την υποστήριξη για τα μεγάλα λειτουργικά συστήματα με x86 / x86-64 αρχιτεκτονική.

Όπως μπορείτε να δείτε, η ρωσική επεξεργαστής «Elbrus» η τελευταία γενιά μέχρι και πέντε φορές πιο παραγωγικό από ό, τι το μοντέλο 4C.

αρχιτεκτονική

Ως ένα σημαντικό αποτέλεσμα της εταιρίας ZAO MCST ανέπτυξε την αρχική αρχιτεκτονική του μικροεπεξεργαστή «Elbrus». Ο επεξεργαστής έχει ως στόχο την μεγιστοποίηση των πόρων του υλικού για τα δεδομένα των μετρήσεων απόδοσης. Στη γενική κατάταξη ανήκει στην κατηγορία της αρχιτεκτονικής, με βάση την αρχή μιας μεγάλης λέξης εντολής VLIW (Very Large Οδηγίες Word), ο compiler δημιουργεί για την παράλληλη εκτέλεση μιας σειράς από ομάδες εντολών (λέξεις ευρύ χρήσης), στην οποία δεν υπάρχουν εξαρτήσεις μεταξύ των ομάδων μέσα στην ομάδα και να ελαχιστοποιηθεί η εξάρτηση μεταξύ των ομάδων σε διαφορετικές ομάδες.

Έτσι, ρωσικά επεξεργαστή «Elbrus» εξαιρετικά χρησιμοποιεί παραλληλισμό στο επίπεδο των επιχειρήσεων είναι παρούσα στον κώδικα του προγράμματος. Το αποτέλεσμα είναι ένα μεγάλο αρχιτεκτονικό ταχύτητα από την απελευθέρωση των λειτουργιών συσκευής παραλληλοποίηση εγγενείς superscalar αρχιτεκτονικές και να τα μεταφέρετε βελτιστοποίηση μεταγλωττιστής. Αυτό έχει οδηγήσει, και άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά εγγενή αρχιτεκτονική «Elbrus» - συσκευές χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας.

Μαζί με την αποτελεσματική χρήση του παραλληλισμού στην αρχιτεκτονική των επιχειρήσεων «Elbrus» συσκευή που εφαρμόζουν άλλα είδη (επίπεδα) του παραλληλισμού που διέπει τη διαδικασία υπολογισμού:

• προβλήματα ταυτοχρονισμού σε σύμπλοκα multicomputer?
• Ο έλεγχος της ταυτόχρονης ρέει στην κοινή μνήμη?
• διάνυσμα παραλληλισμό.

Συμβατό με αρχιτεκτονική x86

Ως βασική προϋπόθεση για την αρχιτεκτονική, την ανάπτυξη αρχικά θεωρηθεί παροχή αποτελεσματικής δυαδική συμβατότητα με την κυρίαρχη αρχιτεκτονική μικροεπεξεργαστών Intel x86. Υλοποιείται με βάση μια κρυμμένη δυναμική της μετάφρασης και εξοπλισμός υποστήριξης μικροεπεξεργαστή της «Elbrus». Επίσης, καθορίζει τις ιδιότητες του νέου εγχώριας αρχιτεκτονικής είναι η ανάπτυξη της υποστήριξης υλικού ασφαλή υπολογιστών (μονάδα προγραμματισμού), διευκολύνει σημαντικά το έργο των προγραμματιστών για τη δημιουργία μεγάλων συστημάτων λογισμικού με περιορισμένες προθεσμίες.

πρακτική εφαρμογή

Όταν σχεδιάζεται η χρησιμοποίηση της Ρωσίας επεξεργαστές; Θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι αυτό το προϊόν έχει σχεδιαστεί με ένα μόνο σκοπό - να παρέχει μια αυτάρκη, ανεξάρτητα από την προσφορά και την αδειοδότηση των μικροηλεκτρονικής και της τεχνολογίας υπολογιστών. Οι υπολογιστές στο «Elbrus» επεξεργαστή με υψηλό επίπεδο ασφάλειας και προστασίας από ιούς υπολογιστών της ζήτησης στην αμυντική βιομηχανία, στις υπηρεσίες ασφαλείας, σημαντικά κρατικά ιδρύματα.

Εν τω μεταξύ, το σύστημα επιτρέπει τις συνήθεις Windows και Linux, η οποία ανοίγει το δρόμο, αν όχι για τον μέσο καταναλωτή, ότι το επιχειρηματικό τομέα. MCST προσφέρει ένα προστατευμένο υπολογιστές και servers, ικανά να λειτουργούν σε αντίξοες συνθήκες.