"Elbrus" - bộ xử lý ở Nga. Thông số kỹ thuật và lịch sử của

Kể từ khi khởi đầu của công nghệ máy tính ở nước ta, việc thiết kế các hệ thống hiệu suất cao được coi là một trong những mục tiêu quan trọng nhất của khoa học quốc gia. Kể từ những năm 90 nghiên cứu được liên kết với một điều kiện cơ bản mới - sự cần thiết để thực hiện việc xây dựng mới trên cơ sở bộ vi xử lý của Nga. Kết quả này đã tạo ra "Elbrus" - bộ xử lý, trong sức mạnh tính toán của nó là không thua kém các mô hình nước ngoài hay nhất.

Lịch sử thành lập

Hiện nay, chỉ có một vài nước trên thế giới đang thiết kế máy tính với một bộ vi xử lý của thiết kế riêng của mình - tại Hoa Kỳ, Anh, Nhật Bản và Trung Quốc. Rõ ràng là trong an ninh và thay thế nhập khẩu Nga cũng đòi hỏi một bộ xử lý đó là đủ để đáp ứng các yêu cầu của lực lượng vũ trang, cơ quan thực thi pháp luật, quản lý và giáo dục. Một có thể - và thương mại hóa sản phẩm. Sau nhiều thập kỷ làm việc tích cực của các nhà khoa học và kỹ sư của Spark-Công nghệ Moscow Center (MCST) là không xấu hổ để trình bày sự phát triển mới nhất của 2014-15 năm: xe tám bộ xử lý "Elbrus 8c". Nhưng trước khi sự kiện lịch sử đã được thông qua một chặng đường dài của các tính toán lý thuyết và nghiên cứu thực tiễn.

Trong Liên Xô tầm quan trọng nổi bật trong sự phát triển của công nghệ máy tính chúng tôi có công việc học tập S. A. Lebedeva. Các nhóm được dẫn dắt bởi ông tại Học viện Khoa học của Viện Cơ khí chính xác và Công nghệ máy tính (ITM và VT) được tạo ra bởi máy điện tử máy tính (máy tính) mười lăm mô hình - từ ống đầu tiên máy tốc độ cao mạch tích hợp.

"Elbrus-1"

Ý tưởng của đường nét kiến trúc, sau đó thể hiện trong bộ vi xử lý của Nga "Elbrus", được sinh ra vào năm 1969. Lý do cho sự phát triển là sự cần thiết "trí thức hóa" hệ thống chiến lược. Trở thành nhà thiết kế trưởng VS Burtsev, một chuyên gia xuất sắc trong khoa học máy tính, Viện sĩ sau đó.

Năm 1979, ITM và tiểu bang VT hoa hồng đã được đại diện bởi thế hệ đầu tiên của máy tính đa xử phức tạp "Elbrus" (IAC). Bộ xử lý được thiết kế dựa trên TTL logic. Hệ thống được sử dụng trong ngành công nghiệp vũ khí.

"Elbrus-2"

thế hệ thứ hai của MVK "Elbrus" Sau sáu năm, thành công thông qua các bài kiểm tra. Bộ xử lý và cơ sở yếu tố mới được phát triển hoàn toàn đất nước. Hệ thống này được dựa trên một tốc độ cao mạch tích hợp với logic phát-coupled IC-100 series. Hiệu suất "Elbrus-2" trong cấu hình desyatiprotsessornoy là 125 Mill. Mỗi thứ hai.

ERM được xây dựng theo kiểu modul với độ ổn định. Nhờ tốc độ và khả năng phục hồi của khu phức hợp được sử dụng trong nhiều năm tại các cơ sở quan trọng của hệ thống chiến lược. Duy nhất cho đặc điểm thời gian của mình đạt được thực hiện ERM và phát triển của một số ý tưởng tiên tiến trong việc tổ chức quá trình tính toán.

"Elbrus-3"

Giai đoạn tiếp theo (1986-1994) là người sáng tạo của thế hệ thứ ba của MVK "Elbrus". Bộ xử lý hiện nay thậm chí còn linh kiện điện tử mạnh hơn - hoàn hảo hơn. quản lý dự án được lựa chọn thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học B. A. Babayana tương ứng. Bằng cách này, ông đã cống hiến quan trọng cho sự phát triển của MVK "Elbrus-1" và "Elbrus-2".

Đánh giá những ưu điểm và nhược điểm của họ được phát triển kiến trúc superscalar thực hiện trong thế hệ thứ hai của ERM, Boris Artashesovich đề xuất việc thực hiện tiến bộ hơn về khái niệm của một từ hướng dẫn rộng. Trước khi sự sụp đổ của Liên hiệp các chuyên gia quản lý để lắp ráp một nguyên mẫu nhưng tài trợ như các nhà chức trách mới dừng lại.

đồng thời

Việc tiếp tục dòng dự án này được kết nối với các hoạt động của ZAO MCST. Trong cấu trúc của nó, các mikroelektronschiki nội địa hàng đầu làm cho đặt cược cơ bản về việc sử dụng công nghệ vi xử lý, bắt đầu để tạo ra hai loạt các bộ vi xử lý và hệ thống máy tính dựa trên chúng. Những tác phẩm này sau đó đã góp phần tạo ra một bộ xử lý mạnh mẽ của Nga "Elbrus" 2014 phát hành.

cơ sở dự án cho hàng loạt đầu tiên là kiến trúc mở Scalable Processor Architecture (SPARC), Các quy định của Sun Microsystems. Xử lý «R» gia đình đã được tạo ra dựa trên nó.

Các cơ sở của loạt thứ hai là kiến trúc ban đầu của "Elbrus", phát triển các nguyên tắc đã được phê duyệt và quy định trong IAC-3 (ban đầu nó được gọi là "kiến trúc E2K»). Có được tạo ra các bộ xử lý bốn loại cơ bản. Như vậy, "Elbrus" (CPU): so sánh các mô hình được đưa ra trong bảng dưới đây.

"Elbrus-4c"

Một trong những phát triển thành công mới nhất của công ty là bộ vi xử lý MCST "Elbrus-4c." kiến trúc của nó được dựa trên thiết kế ban đầu, trong đó phục vụ như là một cơ sở cho vi kiến trúc VLIW. Đối với tính toán xử lý trách nhiệm 4 lõi 800 MHz, bộ nhớ cache 2 MB trên mỗi lõi.

Mặc dù cổ ngư rõ ràng về công nghệ sản xuất (lớn, tần số nhỏ, công nghệ xử lý "của thế kỷ trước" 65 nm), một hiệu suất thiết bị điện tử có thể so sánh với Intel loạt "i". Với mức tiêu thụ năng lượng ít hơn (45W) hiệu quả của nó là lên đến 50 GFLOPS. Để so sánh, mô hình cũ là Intel Core i7-975 Extreme Edition có công suất 53 GFLOPS ở tần số cao hơn nhiều và tiêu thụ điện năng. Bộ vi xử lý của Nga hiện đại "Elbrus" 2014 mô hình năm được đưa thử nghiệm và bước ra trong chuỗi.

"Elbrus-8C"

Dường như thời gian của sự tiến hóa đã kết thúc, đó là thời điểm chuyển giao các bước đột phá mang tính cách mạng cho vi điện tử trong nước. ZAO "MCST" cùng với Viện điện tử Máy móc kiểm soát đã phát triển và sản xuất một thế hệ mới của các thiết kế sản phẩm kỹ thuật. Đối với sản xuất công nghiệp chuẩn bị bộ vi xử lý "Elbrus 8c" tạo ra trên công nghệ xử lý 28-nanometer.

Thiết bị này sẽ làm việc song song với bộ điều khiển và phát triển đất nước KPI-2. Mặc dù bộ điều khiển cho đến khi phát hành trên công nghệ xử lý 65 nm, nó hỗ trợ ba điều khiển mạng Gigabit Ethernet, 20 dòng PCI-Express bus 2.0, Tám 2.0 của USB-cảng, Tám SATA-cảng. Giao tiếp với bộ vi xử lý là 16 Gb / s.

đặc tính kỹ thuật

Nhà sản xuất tiết lộ những đặc điểm chính của "Elbrus" hệ thống mới:

• Processor - 8 lõi mà không gipertredinga.
• Tinh thể kích thước - 350 mm ^2.
• bộ nhớ cache thứ hai cấp cho mỗi lõi - 512 kV.
• Cấp ba bộ nhớ cache là phổ biến - 16 MB.
• Thực hiện mỗi chu kỳ - 30 cuộc phẫu thuật.
• tần số đồng hồ - 1.3 GHz, khi các thông số này được đảm bảo hoạt động liên tục của tất cả các hạt nhân thời gian không giới hạn, thậm chí nếu một trăm phần trăm tải.
• Hiệu suất (Peak) - 250 GFLOPS.
• Điện - 60-90 watt.
• Giấy phép độc lập của Intel, đồng thời đảm bảo hỗ trợ cho hệ điều hành lớn với x86 / kiến trúc x86-64.

Như bạn có thể thấy, bộ vi xử lý của Nga "Elbrus" thế hệ mới nhất lên đến năm lần năng suất cao hơn so với mô hình 4C.

kiến trúc

Như một kết quả quan trọng của công ty ZAO MCST phát triển kiến trúc ban đầu của bộ vi xử lý "Elbrus". Bộ xử lý là nhằm mục đích tối đa hóa tài nguyên phần cứng cho dữ liệu số liệu hiệu suất. Trong phân loại chung nó thuộc về phạm trù kiến trúc, sử dụng các nguyên tắc của một hướng dẫn từ rộng VLIW (Very Large Hướng dẫn Word), trình biên dịch tạo ra cho chuỗi thực hiện song song của các nhóm (từ hướng dẫn rộng), trong đó không có phụ thuộc giữa các đội trong nhóm và sự phụ thuộc giảm thiểu giữa các đội trong nhóm khác nhau.

Do đó, bộ xử lý Nga "Elbrus" cao sử dụng xử lý song song ở mức độ hoạt động hiện diện trong các mã chương trình. Kết quả là một tốc độ kiến trúc lớn bằng việc phát hành các chức năng bộ máy song song kiến trúc superscalar vốn có và chuyển chúng tối ưu hóa trình biên dịch. Điều này đã dẫn, và các tính năng quan trọng khác vốn có "Elbrus" kiến trúc - thiết bị tiêu thụ điện năng thấp.

Cùng với việc sử dụng có hiệu quả xử lý song song trong kiến trúc của hoạt động "Elbrus" thiết bị đặt triển khai các loại khác (cấp) của xử lý song song vốn có trong quá trình tính toán:

• vấn đề đồng thời trong phức multicomputer;
• kiểm soát đồng thời chảy vào bộ nhớ chia sẻ;
• vector song song.

Tương thích với kiến trúc x86

Là một yêu cầu cơ bản về kiến trúc, các nhà phát triển ban đầu coi cung cấp khả năng tương thích nhị phân hiệu quả với kiến trúc vi xử lý Intel x86 chi phối. Nó được thực hiện trên cơ sở một bản dịch động ẩn và bộ vi xử lý thiết bị hỗ trợ "Elbrus". Nó cũng xác định các tính chất của kiến trúc trong nước mới là sự phát triển của máy tính an toàn hỗ trợ phần cứng (mô-đun lập trình), tạo điều kiện đáng kể công việc của các lập trình viên để tạo ra hệ thống phần mềm lớn với thời hạn hạn chế.

ứng dụng thực tế

Nơi nó được dự định sẽ sử dụng bộ vi xử lý của Nga? Nên hiểu rằng sản phẩm này được thiết kế với một mục đích duy nhất - để cung cấp một tự cung tự cấp, không phụ thuộc vào việc cung cấp và giao quyền sử dụng vi điện tử và công nghệ máy tính. Các máy tính trên "Elbrus" bộ vi xử lý với một mức độ cao về an toàn và bảo vệ khỏi virus máy tính có nhu cầu trong ngành công nghiệp quốc phòng, trong các dịch vụ an ninh, cơ quan nhà nước quan trọng.

Trong khi đó, hệ thống này cho phép Windows thông thường và Linux, mà mở đường đi, nếu không muốn nói cho người tiêu dùng trung bình, đó là khu vực doanh nghiệp. MCST cung cấp một máy tính được bảo vệ và máy chủ, có khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.