"Elbrus" - prosesor di Rusia. Spesifikasi dan sejarah

Sejak pengoperasian teknologi komputer di negara kita, desain sistem kinerja tinggi dianggap sebagai salah satu tujuan paling penting dari ilmu pengetahuan nasional. Sejak tahun 90-an penelitian itu terkait dengan kondisi fundamental baru - kebutuhan untuk melaksanakan pembangunan baru atas dasar mikroprosesor Rusia. Hasilnya diciptakan "Elbrus" - prosesor, di daya komputasi tidak kalah dengan model asing terbaik.

Sejarah penciptaan

Saat ini, hanya beberapa negara di seluruh dunia sedang merancang komputer dengan mikroprosesor desain sendiri - di Amerika Serikat, Inggris, Jepang dan Cina. Hal ini jelas bahwa dalam keamanan dan impor substitusi Rusia juga membutuhkan prosesor yang cukup untuk memenuhi persyaratan dari angkatan bersenjata, lembaga penegak hukum, administrasi dan pendidikan. Sebuah mungkin - dan komersialisasi produk. Setelah puluhan tahun kerja aktif dari para ilmuwan dan insinyur dari Moskow Pusat Spark-Teknologi (MCST) tidak malu untuk menyajikan perkembangan terbaru dari 2014-15 tahun: delapan prosesor "Elbrus 8c". Tapi sebelum itu peristiwa bersejarah telah melewati jalan panjang perhitungan teoritis dan penelitian praktis.

Di Uni Soviet yang luar biasa pentingnya dalam pengembangan teknologi komputer kita memiliki karya akademis S. A. Lebedeva. Kelompok yang dipimpin oleh dia di Akademi Ilmu Pengetahuan Institut Mekanika Presisi dan Teknologi Komputer (ITM dan VT) diciptakan oleh mesin elektronik komputasi (komputer) lima belas model - dari tabung pertama yang mesin kecepatan tinggi sirkuit terpadu.

"Elbrus-1"

Ide garis arsitektur, kemudian diwujudkan dalam Rusia prosesor "Elbrus", lahir pada tahun 1969. Alasan untuk pengembangan adalah kebutuhan "intelektualisasi" sistem strategis. Menjadi kepala desainer VS Burtsev, seorang ahli yang luar biasa dalam ilmu komputer, kemudian akademisi.

Pada tahun 1979, ITM dan negara VT komisi diwakili oleh generasi pertama dari kompleks komputasi multiprosesor "Elbrus" (IAC). Prosesor ini dirancang berdasarkan TTL-logika. Sistem yang digunakan dalam industri persenjataan.

"Elbrus-2"

generasi kedua dari MVK "Elbrus" Setelah enam tahun, berhasil lulus tes. Prosesor dan dasar unsur baru yang pembangunan sepenuhnya nasional. Sistem ini didasarkan pada kecepatan tinggi sirkuit terpadu dengan logika emitor-coupled IC-100 series. Kinerja "Elbrus-2" dalam konfigurasi desyatiprotsessornoy adalah 125 Mill. Per kedua.

ERM dibangun secara modular dengan peningkatan kehandalan. Berkat kecepatan dan ketahanan kompleks digunakan selama bertahun-tahun di fasilitas kunci dari sistem strategis. Unik untuk karakteristik waktu dicapai pelaksanaan ERM dan pengembangan sejumlah gagasan maju dalam organisasi proses komputasi.

"Elbrus-3"

Tahap berikutnya (1986-1994) adalah penciptaan generasi ketiga dari MVK "Elbrus". Prosesor sekarang bahkan komponen elektronik lebih kuat - lebih sempurna. Manajer proyek yang dipilih sesuai anggota dari Akademi Ilmu Pengetahuan B. A. Babayana. By the way, ia membuat kontribusi mendasar untuk pengembangan MVK "Elbrus-1" dan "Elbrus-2".

Menilai keuntungan dan kerugian dari mereka dikembangkan arsitektur superscalar diimplementasikan dalam generasi kedua dari ERM, Boris Artashesovich mengusulkan pelaksanaan lebih maju dari konsep kata instruksi lebar. Sebelum runtuhnya Uni ahli berhasil merakit sebuah prototipe tetapi dana sebagai otoritas baru berhenti.

kontemporer

Kelanjutan dari garis proyek ini terhubung dengan kegiatan ZAO MCST. Dalam strukturnya, mikroelektronschiki domestik terkemuka membuat taruhan mendasar pada penggunaan teknologi mikroprosesor, mulai membuat dua seri mikroprosesor dan sistem komputer berbasis pada mereka. Karya-karya ini kemudian membantu menciptakan prosesor Rusia yang kuat "Elbrus" 2014 rilis.

dasar proyek untuk seri pertama adalah arsitektur terbuka Scalable Processor Architecture (SPARC), yang ditetapkan oleh Sun Microsystems. Prosesor «R» keluarga telah dibuat berdasarkan itu.

Dasar dari seri kedua adalah arsitektur asli dari "Elbrus", mengembangkan prinsip-prinsip yang telah disetujui dan ditetapkan dalam IAC-3 (awalnya itu disebut "arsitektur E2K»). Ada diciptakan empat tipe dasar dari prosesor. Dengan demikian, "Elbrus" (CPU): perbandingan model diberikan dalam tabel di bawah.

"ELBRUS-4c"

Salah satu keberhasilan pengembangan terbaru dari perusahaan adalah prosesor MCST "Elbrus-4c." Arsitekturnya didasarkan pada desain asli, yang menjabat sebagai dasar untuk mikroarsitektur VLIW. Untuk perhitungan memproses bertanggung jawab 4 core 800 MHz, memory cache 2 MB pada setiap inti.

Meskipun arkaisme jelas dalam hal teknologi produksi (besar, frekuensi kecil, teknologi proses "dari abad terakhir" 65 nm), efisiensi perangkat elektronik sebanding dengan Intel seri "i". Dengan konsumsi daya yang lebih kecil (45W) kinerjanya hingga 50 GFLOPS. Sebagai perbandingan, model yang lebih tua Intel Core i7-975 Extreme Edition memiliki kapasitas 53 GFLOPS pada frekuensi yang lebih tinggi dan konsumsi daya. Modern ini Rusia prosesor "Elbrus" 2014 model tahun dimasukkan uji dan keluar dalam seri.

"Elbrus-8C"

Tampaknya bahwa waktu evolusi usai, giliran dari terobosan revolusioner untuk mikroelektronika dalam negeri. ZAO "MCST" bersama-sama dengan Institute of Mesin Electronic Control telah dikembangkan dan diproduksi generasi baru desain produk rekayasa. Untuk produksi industri mempersiapkan prosesor "Elbrus 8c" dibuat pada teknologi proses 28-nanometer.

Perangkat akan bekerja sama secara erat dengan controller dan pembangunan nasional KPI-2. Meskipun kontroler sampai dirilis pada teknologi proses 65 nm, mendukung tiga Gigabit Ethernet pengendali jaringan, 20 jalur PCI-Express bus 2.0, delapan 2.0 dari USB-port, delapan SATA-port. Komunikasi dengan prosesor adalah 16 Gb / s.

karakteristik teknis

Produsen mengungkapkan karakteristik utama dari "Elbrus" sistem baru:

• Processor - 8 core tanpa gipertredinga.
• ukuran kristal - 350 mm ^2.
• Cache tingkat kedua untuk masing-masing inti - 512 kV.
• cache-tingkat ketiga adalah umum - 16 MB.
• Eksekusi per siklus - 30 operasi.
• frekuensi clock - 1,3 GHz, ketika parameter ini dijamin operasi tanpa gangguan dari semua waktu yang tidak terbatas nuklir, bahkan jika seratus persen beban.
• Kinerja (Puncak) - 250 GFLOPS.
• Listrik - 60-90 watt.
• Lisensi kemerdekaan dari Intel, sambil memastikan dukungan untuk sistem operasi utama dengan x86 / arsitektur x86-64.

Seperti yang Anda lihat, Rusia prosesor "Elbrus" generasi terbaru hingga lima kali lebih produktif daripada model 4C.

arsitektur

Sebagai hasil penting dari perusahaan ZAO MCST mengembangkan arsitektur asli dari mikroprosesor "Elbrus". Prosesor ini ditujukan untuk memaksimalkan sumber daya perangkat keras untuk data metrik kinerja. Dalam klasifikasi umum itu termasuk dalam kategori arsitektur, menggunakan prinsip instruksi kata lebar VLIW (Instruksi Very Large Word), compiler menghasilkan untuk urutan eksekusi paralel dari kelompok (lebar instruksi kata), di mana tidak ada ketergantungan antara tim dalam kelompok dan diminimalkan ketergantungan antara tim dalam kelompok-kelompok yang berbeda.

Dengan demikian, prosesor Rusia "Elbrus" sangat menggunakan paralelisme pada tingkat operasi hadir dalam kode program. Hasilnya adalah kecepatan arsitektur besar oleh pelepasan fungsi aparatur paralelisasi arsitektur superscalar melekat dan mentransfernya mengoptimalkan compiler. Hal ini telah menyebabkan, dan fitur penting lainnya yang melekat arsitektur "Elbrus" - perangkat konsumsi daya yang rendah.

Seiring dengan penggunaan yang efektif dari paralelisme dalam arsitektur operasi "Elbrus" perangkat diletakkan menerapkan jenis lain (tingkat) dari paralelisme yang melekat dalam proses komputasi:

• masalah concurrency di kompleks multicomputer;
• kontrol konkurensi mengalir pada memori bersama;
• vektor paralelisme.

Kompatibel dengan arsitektur x86

Sebagai persyaratan mendasar dalam arsitektur, pengembang awalnya dianggap memberikan kompatibilitas biner yang efisien dengan arsitektur mikroprosesor Intel x86 yang dominan. Hal ini dilaksanakan atas dasar terjemahan dinamis tersembunyi dan dukungan peralatan yang mikroprosesor "Elbrus". Hal ini juga menentukan sifat dari arsitektur domestik baru adalah pengembangan dari dukungan hardware aman komputasi (modul pemrograman), secara signifikan memudahkan pekerjaan programmer untuk menciptakan sistem perangkat lunak besar dengan tenggat waktu yang terbatas.

aplikasi praktis

Dimana direncanakan menggunakan prosesor Rusia? Perlu dipahami bahwa produk ini dirancang dengan tujuan tunggal - untuk memberikan mandiri, independen dari pasokan dan perizinan dari mikroelektronika dan teknologi komputer. Komputer pada "Elbrus" prosesor dengan tingkat keselamatan yang tinggi dan perlindungan dari virus komputer dalam permintaan dalam industri pertahanan, dalam layanan keamanan, lembaga negara penting.

Sementara itu, sistem memungkinkan Windows biasa dan Linux, yang membuka jalan, jika tidak dengan rata-rata konsumen, bahwa sektor korporasi. MCST menawarkan komputer yang dilindungi dan server, mampu beroperasi dalam lingkungan yang keras.