Elbrus on vene päritolu töötleja. Tehnilised omadused ja loome ajalugu

Kuna meie riigi arvutitehnoloogia päritolu on kõrgtehnoloogiliste süsteemide disaini peetud Venemaa teaduse üheks olulisemaks eesmärgiks. Alates 90ndatest on uuringud seostatud põhimõtteliselt uue olukorraga - vajadusega rakendada vene mikroprotsessoritel põhinevaid uusi arenguid. Selle tulemusena loodi Elbrus - töötleja, kes ei ole oma arvutusvõimsuse poolest parimate välismudelite poolest madalam.

Looja ajalugu

Praegu disainivad oma disainiga mikroprotsessorid - USAs, Inglismaal, Jaapanis ja Hiinas - ainult väheseid maailma riike. Ilmselt nõuab Venemaa julgeoleku ja impordi asendamise raames omaenda protsessor, mis vastab relvajõudude, õiguskaitseasutuste, valitsuse ja hariduse nõuetele. Ja võimaluse korral toote turustamine. Pärast aastakümnete pikkust aktiivset tööd pole Moskva säde tehnoloogiakeskuse (MCTS) teadlased ja insenerid häbi esitama 2014.-15. Aasta viimast arengut: kaheastmelise protsessoriga Elbrus 8c. Kuid enne seda ajaloolist sündmust võeti vastu pikk teoreetiline arvutus ja praktilised uuringud.

NSV Liidus oli silmapaistvaks tööks arvutitehnoloogia arendamisel ja arendamisel akadeemik S. A. Lebedjev. Viieteistkümnest elektroonilisest arvutist (arvutid) loodi Täppis mehaanika ja arvutitehnikakõrgkoolis (ITM ja VT), mille juhib Teaduste Akadeemia esimesest lambist kuni integreeritud vooluahelate kiirete masinateni.

Elbrus-1

Arhitektuuriliinide idee, mis hiljem ühendati vene protsessoriga "Elbrus", sündis 1969. aastal. Arengu põhjus oli vajadus strateegiliste süsteemide intellektuaalseks muutmiseks. Peamine disainer oli VS Burtsev, silmapaistev infotehnoloogia spetsialist, hiljem Vene Teaduste Akadeemia akadeemik.

1979. aastal esitati ITMi ja VT riigikomisjonis esimese põlvkonna multiprotsessorarvutite komplekt (MVK) "Elbrus". Protsessor on loodud TTL-loogika alusel. Seda süsteemi kasutati sõjaväe tööstuses.

Elbrus-2

Kuus aastat hiljem läbis MVR Elbruse teine põlvkond testi edukalt. Töötleja ja uus element baas olid täiesti kodumaised. Süsteem põhines IS-100 seeria emitteriga ühendatud loogikaga kiirelt integreeritud vooluringidel . Elbrus-2 toimivus kümne protsessoriga oli 125 miljonit operatsiooni sekundis.

MVK ehitati modulaarsel alusel, suurendades töökindlust. Kiiruse ja tõrketaluvuse tõttu kasutas kompleksi juba aastaid strateegiliste süsteemide põhielemente. MVK ainulaadsed omadused saavutati arvukate ideede kasutuselevõtuga ja arendamisega arvutusprotsessi korralduses.

Elbrus-3

Järgmine etapp (1986-1994) oli MVK Elbruse kolmanda põlvkonna loomine. Protsessor on muutunud veelgi võimsamaks, element baas on täiuslikum. Projekti juht valis Teaduste Akadeemia Vastutav liige BA Babayan. Muide, tegi ta olulise panuse MVK Elbrus-1 ja Elbrus-2 arendamisse.

Boriss Artashesovichi poolt teise põlvkonna MVK poolt väljatöötatud superskaararhitektuuri eeliste ja puuduste hindamisel tehti ettepanek laialdase käskkirja kontseptsiooni täiustatud rakendamiseks. Enne liidu kokkuvarisemist õnnestus ekspertidel koguda prototüüpi, kuid uued võimud lõpetasid rahastamise tulevikus.

Uusim aeg

Selle projektijoone jätkamine on seotud ZAO MCTSi tegevusega. Oma struktuuris on kodumaise mikroelektroonika juhtinud mikroprotsessori tehnoloogiate kasutamise põhimõtteline panus, mis on hakanud looma neist kaks mikroprotsessorit ja arvutisüsteeme. Need teosed lubasid hiljem 2014. aasta väljaandes luua võimas Veneprotsessor Elbrus.

Esimene seeria disainibaasiks oli Sun Microsystems Corporationi määratud arhitektuuri skaleeritav protsessori arhitektuur (SPARC). Selle põhjal loodi "R" perekond.

Teise seeria aluseks oli algne arhitektuur "Elbrus", arendades põhimõtteid, mida testiti ja paigutati MVK-3-sse (algselt seda nimetati "E2k arhitektuuriks"). Kokku moodustati neli peamist tüüpi protsessorit. Niisiis, Elbrus (töötleja): võrreldakse mudeli allolevas tabelis.

Elbrus-4s

Üks MTSTSi viimaseid edukaid arenguid oli protsessor Elbrus-4. Selle arhitektuur põhineb algsel arendusel, mille aluseks oli mikroarhitektuur VLIW. Arvutamisprotsesside jaoks on 4 südamikku 800 MHz-ga, vahemällu 2 MB iga südamiku kohta.

Hoolimata sellest, et tootmistehnoloogiast (suured, väikesed sagedused, "eelmise sajandi" 65 nm tehnoloogiline protsess) on tootmistehnoloogiast nähtavad, on elektroonilise seadme efektiivsus võrreldav Intel i-seeria protsessoritega. Väiksema energiatarvega (45 W) on selle jõudlus kuni 50 Gflopsi. Võrdluseks: vanema Intel Core i7-975 Extreme Editioni mudeliga on 53 GFlopi jõudlus palju kõrgemal sagedusel ja energiatarbimine. See tänapäevane Veneprotsessor "Elbrus" 2014. aasta väljaandes pandi proovile ja läks seeriasse.

Elbrus-8S

Tundub, et evolutsiooni aeg on läbi, omamaise mikroelektroonika revolutsiooni käik on läbimurre. Aktsiaselts "MCTS" koos elektrooniliste juhtimismasinate instituudiga on välja töötanud ja välja töötanud uue põlvkonna toote tehnilised proovid. "Elbrus 8c" protsessorit valmistatakse tööstuslikuks tootmiseks, mis on loodud 28-nanomeetrilise protsessitehnoloogia abil.

Tööseade seotakse kontrolleriga ka kodumajapidamiste arendusega KPI-2. Kuigi kontroller on endiselt saadaval 65 nm protsessi tehnoloogias, toetab see kolme Gigabit Etherneti kontrollerit, 20 PCI-Express 2.0 bussiliini , 8 USB 2.0 porti ja 8 SATA porti. Andmevahetus protsessoriga on 16 GB / s.

Tehnilised andmed

Tootja näitas uusima Elbruse süsteemi põhijooni:

• Protsessor - 8 südamikku ilma hüpertekstita.
• Kristallide pindala on 350 mm ² .
• Iga tuumori teise taseme vahemälu on 512 KB.
• Kolmanda taseme vahemälu on jagatud - 16 MB.
• Toimivus tsükli kohta - 30 toimingut.
• Tunnussagedus on 1,3 GHz, nende parameetritega tagatakse kogu südamikuga pidev töötamine piiramatu aja jooksul isegi 100% -lise koormusega.
• Tootlikkus (tipp) - 250 gflopsi.
• Võimsus - 60-90 vatti.
• Litsentseeritud sõltumatus Intelist, toetades samal ajal põhilisi operatsioonisüsteeme x86 / x86-64 arhitektuuriga.

Nagu näete, on viimase põlvkonna vene protsessor "Elbrus" viis korda produktiivsem kui 4C mudel.

Arhitektuur

Olulise tulemusena töötas firma CJSC MCTS esialgse mikroprotsessori arhitektuuri "Elbrus". Töötleja keskendub nende riistvararessursside maksimaalsete tulemusnäitajate saamisele. Üldises klassifikatsioonis viitab see arhitektuuride kategooriale, kasutades laiaulatusliku käsuviisa VLIW (Very Large Instruction Word) põhimõtet, kui kompilaator genereerib paralleelselt toimimise jaoks käsudiribasid (laiad käsusõnad), milles ei ole sõltuvust rühmas olevatest käsudest ja minimeeritud sõltuvustest Erinevate gruppide meeskondade vahel.

Seega kasutab vene protsessor "Elbrus" käesolevas koodis esinevate operatsioonide tasandil suuremat paralleelsust. Selle tulemusena saavutatakse suur arhitektuuri kiirus, vabastades riistvara superskaaldarhitektuuridele omast paralleelimisfunktsioonist ja suunates need optimeeritavale kompileerijale. See tõi kaasa teise "Elbrus" arhitektuurile omase olulise tunnusjooni - seadmete vähese energiatarbimise taseme.

Elbruse seadme arhitektuuril põhinevate toimingute paralleelne kasutamine on paralleelne, kuid arvutusprotsessis on omane ka teisi parallelismi tüüpe (tasemeid):

• Mitme masina kompleksi probleemide parallelisus;
• Juhtimisvoogude ühildatav ühismälu;
• Vektori paralleelsus.

Kokkusobiv x86 arhitektuuriga

Arhitekti põhinõuete kohaselt pidasid arendajad esialgu tõhusat binaarset kokkusobivust Intel x86 mikroprotsessori domineeriva arhitektuuriga. Seda rakendatakse peidetud dünaamilise tõlke ja mikroprotsessori Elbruse riistvara tugi alusel. Uue kodumaise arhitektuuri määratlevad omadused hõlmavad ka turvalist arvutipõhist täiendavat riistvara tugi (modulaarne programmeerimine), mis oluliselt hõlbustab programmeerijate tööd piiratud täitmisajaga suurte tarkvarapakettide loomisel.

Praktiline rakendus

Kus on kavas kasutada vene töötlejaid? On vaja mõista, et see toode on välja töötatud ainuüksi selleks, et pakkuda mikroelektroonikat ja arvutitooteid, mis on isemajandatud, sõltumatu tarnimisest ja litsentsimisest. Elbrus protsessori arvutid, mille turvalisuse tase ja arvutiviiruste kaitse on suuremad, on nõudlus sõjatööstuses, turvateenustes ja olulistes riigiasutustes.

Samal ajal võimaldab süsteem paigaldada tuttavad Windows ja Linux, mis avab tee, kui mitte keskmisele tarbijale, siis ettevõtte sektorile. Ettevõte MCST pakub kaitstud arvuteid ja servereid, mis võivad toimida ebasoodsates keskkondades.