"Elbrus" - processor in Rusland. Specificaties en de geschiedenis van

Sinds de start van de computertechnologie in ons land, is het ontwerp van high-performance systemen beschouwd als een van de belangrijkste doelstellingen van de nationale wetenschap. Sinds de jaren '90 van de studie werden in verband gebracht met een fundamenteel nieuwe staat - de noodzaak om de nieuwe ontwikkeling op basis van de Russische microprocessoren te implementeren. Het resultaat werd gecreëerd "Elbrus" - processor, in zijn rekenkracht is niet onderdoen voor de beste buitenlandse modellen.

Geschiedenis van de schepping

Momenteel is slechts een paar landen over de hele wereld zijn het ontwerpen van computers met een microprocessor van eigen ontwerp - in de Verenigde Staten, Groot-Brittannië, Japan en China. Het is duidelijk dat binnen de veiligheid en de import substitutie Rusland vereist ook een processor die voldoende is om aan de eisen van de strijdkrachten, wetshandhavingsinstanties, bestuur en onderwijs te voldoen. Een mogelijke - en de commercialisering van het product. Na decennia van de actieve werk van de wetenschappers en ingenieurs van de Moscow Center Spark-Technology (MCST) schaamt zich niet om de nieuwste ontwikkeling van de 2014-15 jaar te presenteren: acht-processor "Elbrus 8c". Maar voordat die historische gebeurtenis is geslaagd voor een lange weg van theoretische berekeningen en praktische onderzoek.

In USSR grote belang in de ontwikkeling van de computertechnologie hebben we academische werk S. A. Lebedeva. De groep onder leiding van hem aan de Academie van Wetenschappen van het Instituut voor fijne mechaniek en Computer Technology (ITG en VT) zijn gemaakt door rekenmachines elektronische (computers) vijftien modellen - van de eerste buis om high-speed machines geïntegreerde schakeling.

"Elbrus-1"

Het idee van de architectonische lijnen, die vervolgens gestalte in de Russische processor "Elbrus", werd geboren in 1969. De reden voor de ontwikkeling was de noodzaak om "intellectualisering" van de strategische systemen. Werd chief designer VS Burtsev, een uitstekende expert in de informatica, later academicus.

In 1979, werd ITG en VT staatscommissie voorgesteld door de eerste generatie multiprocessor computers complex "Elbrus" (IAC). De processor is ontworpen op basis van de TTL-logica. Het systeem dat in de wapenindustrie.

"Elbrus-2"

de tweede generatie van MVK "Elbrus" Na zes jaar, met succes geslaagd voor de test. De processor en het nieuwe element base waren volledig nationale ontwikkeling. Het systeem is gebaseerd op een zeer snelle geïntegreerde schakelingen met emitter-gekoppelde logische IC-100 series. Prestaties "Elbrus-2" in desyatiprotsessornoy configuratie was 125 Mill. Per seconde.

ERM werd modulair met verhoogde betrouwbaarheid. Dankzij de snelheid en de veerkracht van het complex werd gebruikt voor vele jaren in de belangrijkste faciliteiten van strategische systemen. Uniek voor zijn tijd kenmerken bereikt ERM uitvoering en ontwikkeling van een aantal geavanceerde ideeën in de organisatie van de computationele proces.

"Elbrus-3"

De volgende fase (1986-1994) was de oprichting van de derde generatie van MVK "Elbrus". De processor is nu nog krachtiger elektronische componenten - meer perfect. Project manager gekozen overeenkomstig lid van de Academie van Wetenschappen B. A. Babayana. Trouwens, maakte hij fundamentele bijdrage aan de ontwikkeling van MVK "Elbrus-1" en "Elbrus-2".

Het beoordelen van de voor- en nadelen van hen ontwikkelde de superscalar architectuur in de tweede generatie van de ERM geïmplementeerd, Boris Artashesovich voorgesteld een meer geavanceerde uitvoering van het concept van een brede instructie woord. Voorafgaand aan de ineenstorting van de Unie van deskundigen in geslaagd om een prototype, maar de financiering monteren als de nieuwe autoriteiten gestopt.

tijdgenoot

De voortzetting van dit project is verbonden met de activiteiten van ZAO MCST. In de structuur, de grootste binnenlandse mikroelektronschiki het maken van fundamentele inzet op het gebruik van microprocessor technologie, begonnen met twee series van microprocessoren en computersystemen op basis van ze te maken. Deze werken worden dan geholpen om een krachtige Russische processor "Elbrus" 2014 versie te creëren.

basis project voor de eerste serie was de open architectuur Scalable Processor Architecture (SPARC), de door Sun Microsystems. Processors «R» familie zijn gemaakt op basis van het.

De basis van de tweede reeks was de oorspronkelijke architectuur van "Elbrus", het ontwikkelen van de principes die zijn goedgekeurd en vastgelegd in de IAC-3, lid (oorspronkelijk heette "architectuur E2k»). Er werden gecreëerd vier basistypen van processors. Dus de "Elbrus" (CPU) wordt vergeleken modellen in onderstaande tabel.

"ELBRUS-4c"

Een van de meest recente succesvolle ontwikkeling van het bedrijf was de MCST processor "Elbrus-4C." De architectuur is gebaseerd op het oorspronkelijke ontwerp, die diende als basis voor microarchitectuur VLIW. Voor de berekening processen die verantwoordelijk zijn 4 cores 800 MHz, cache geheugen 2 MB op elke kern.

Ondanks de schijnbare archaïsche qua productietechnologie (grote, kleine frequentie procestechnologie "van de vorige eeuw" 65 nm), een elektronische doelmatigheid vergelijkbaar met Intel serie "i". Met minder stroomverbruik (45W) zijn de prestaties tot 50 Gflops. Ter vergelijking, het oudere model van de Intel Core i7-975 Extreme Edition heeft een capaciteit van 53 Gflops bij veel hogere frequenties en stroomverbruik. Dit moderne Russische processor "Elbrus" 2014 model jaar werd proef gesteld en kwam uit in de serie.

"Elbrus-8C"

Het lijkt erop dat de tijd van de evolutie voorbij was, was het de beurt van de revolutionaire doorbraak voor de binnenlandse micro-elektronica. ZAO "MCST" samen met het Instituut voor Electronic Control Machines heeft ontwikkeld en geproduceerd een nieuwe generatie van technische productontwerpen. Voor industriële productie van bereiding processor "Elbrus 8c" gemaakt op 28 nanometer procestechnologie.

Het apparaat zal werken in tandem met de controller en de nationale ontwikkeling KPI-2. Hoewel de controller totdat uitgebracht op 65 nm procestechnologie, ondersteunt drie Gigabit Ethernet-netwerk controller, 20 lijnen PCI-Express-bus 2.0, acht 2.0 van USB-poorten, acht SATA-poorten. Communicatie met de processor 16 Gb / s.

technische kenmerken

Fabrikant bleek de belangrijkste kenmerken van "Elbrus" nieuw systeem:

• Processor - 8 cores zonder gipertredinga.
• Crystal grootte - 350 mm ^2.
• Het tweede niveau cache voor elke kern - 512 kV.
• third-level cache is gebruikelijk - 16 MB.
• Uitvoering per cyclus - 30 operaties.
• Klokfrequentie - 1.3 GHz, wanneer deze parameters worden gegarandeerd ononderbroken werking van alle nucleaire onbepaalde tijd, zelfs als honderd procent belasting.
• Prestatie (Peak) - 250 Gflops.
• Vermogen - 60-90 Watt.
• Licentie onafhankelijkheid van Intel, het bieden van ondersteuning voor de belangrijkste besturingssystemen met x86 / x86-64-architectuur.

Zoals u kunt zien, de Russische processor "Elbrus" de nieuwste generatie van maximaal vijf keer zo productief dan de 4C model.

architectuur

Als een belangrijk resultaat van het bedrijf ZAO MCST ontwikkelde de oorspronkelijke architectuur van de microprocessor "Elbrus". De processor is gericht op het maximaliseren van hardware middelen voor de prestatie-indicatoren van gegevens. In de algemene indeling niet behoort tot de categorie van de architectuur, volgens het principe van een brede instructiewoord VLIW (Very Large Instruction Word), de compiler voor de parallelle uitvoering van een reeks commando groepen (uitgebreide instructiewoorden), waarin er geen afhankelijkheden tussen teams binnen de groep en minimale afhankelijkheid tussen de teams in verschillende groepen.

Zo Russische processor "Elbrus" sterk maakt gebruik van parallellisme op het niveau van de activiteiten is aanwezig in de programmacode. Het resultaat is een grote architecturale snelheid door het vrijkomen van parallellisatie apparaatfuncties inherente superscalar architecturen en overbrengen optimalisatie. Dit heeft geleid, en andere belangrijke functies die inherent zijn "Elbrus" architectuur - een laag stroomverbruik apparaten.

Naast het effectief gebruik van parallelliteit in de architectuur van operaties "Elbrus" Inrichting vastgestelde procedure overige (levels) het parallellisme inherent zijn aan het berekeningsproces:

• concurrency problemen in multicomputer complexen;
• Concurrency control stromen op het gedeelde geheugen;
• vector parallellisme.

Compatibel met de x86-architectuur

Als een fundamenteel vereiste in de architectuur, ontwikkelaars aanvankelijk beschouwd als een efficiënte binaire compatibiliteit met de dominante Intel x86 microprocessor architectuur. Het wordt uitgevoerd op basis van een verborgen dynamische vertaling en de ondersteunende apparatuur microprocessor "Elbrus". Het bepaalt ook de eigenschappen van de nieuwe binnenlandse architectuur is de ontwikkeling van hardware support Secure Computing (programmering module), aanzienlijk vergemakkelijkt het werk van de programmeurs van grote software systemen met beperkte deadlines te creëren.

praktische toepassing

Wanneer het voornemen om de Russische processors gebruiken? Het zal duidelijk zijn dat dit product heeft een enkel doel - een zelfvoorzienend, onafhankelijk van de toevoer en vergunningen voor micro-elektronica en computertechnologie bieden. Computers op de "Elbrus" processor met een hoog niveau van veiligheid en bescherming tegen computervirussen van de vraag in de defensie-industrie, in de veiligheidsdiensten, belangrijke staatsinstellingen.

Ondertussen is het systeem maakt het mogelijk de gebruikelijke Windows en Linux, die de weg opent, zo niet voor de gemiddelde consument, die het bedrijfsleven. MCST biedt een beschermde computers en servers, geschikt om te werken in ruwe omgevingen.