«Էլբրուս», - պրոցեսոր Ռուսաստանում. Տեխնիկական եւ պատմությունը

Քանի որ գործարկումից համակարգչային տեխնոլոգիաների մեր երկրում, որի դիզայնը բարձր կատարողական համակարգերի համարվում մեկը կարեւորագույն նպատակներից ազգային գիտության. 90-ական թվականներից ուսումնասիրության էին կապված է սկզբունքորեն նոր վիճակում, - անհրաժեշտության իրականացման նոր զարգացում հիման վրա ռուսական միկրոպրոցեսորների: Արդյունքն ակնառու է ստեղծվել «Էլբրուս», - պրոցեսոր, իր հզորությունների չի զիջում արտասահմանյան լավագույն մոդելներից.

Պատմությունը արարման

Ներկայում, միայն մի քանի երկրներում են նախագծման համակարգիչներ է միկրոպրոցեսորի հետ իր սեփական դիզայնի - Միացյալ Նահանգների, Մեծ Բրիտանիայի, Ճապոնիայի եւ Չինաստանի. Ակնհայտ է, որ ներսում անվտանգության եւ ներմուծման փոխարինման Ռուսաստանը նաեւ պահանջում է Կոմբայններ, որը բավարար է բավարարել պահանջները զինված ուժերի, իրավապահ մարմինների, կառավարման եւ կրթության: A հնարավոր է, եւ առեւտրայնացման արտադրանքի. Տասնամյակներ շարունակ ակտիվ աշխատանքի գիտնականների եւ ինժեներների մոսկովյան կենտրոնի Spark-տեխնոլոգիայի (MCST) չի ամաչում է ներկայացնել վերջին զարգացումը 2014-15 տարիներին: ութ-Կոմբայններ «Էլբրուս 8C»: Բայց մինչ այդ պատմական իրադարձության արդեն անցել է մի երկար ճանապարհ է տեսական հաշվարկների եւ գործնական հետազոտությունների.

ԽՍՀՄ ակնառու կարեւորության զարգացման համակարգչային տեխնոլոգիաների մենք ունենք ակադեմիական աշխատանք S. Ա. Լեբեդեւան: Խումբը, որին ղեկավարում է նրա հետ Գիտությունների ակադեմիայի ինստիտուտի Ճշգրիտ մեխանիկայի եւ համակարգչային տեխնոլոգիաների (itm եւ VT) կողմից ստեղծվել են էլեկտրոնային հաշվողական մեքենաների (համակարգիչների) տասնհինգ մոդելների - ից առաջին խողովակի գերարագ մեքենաների ինտեգրված միացում մի ստեղծեք:

«Էլբրուս-1»

Այն գաղափարը, որ ճարտարապետական գծերի, հետագայում ամրագրված է ռուսական մշակողը «Էլբրուս», ծնվել է 1969 թվականին: Պատճառն այն զարգացման էր անհրաժեշտություն «ինտելեկտուալիզացիա» ռազմավարական համակարգերի. Դարձել գլխավոր դիզայներ VS Burtsev, նշանավոր փորձագետ համակարգչային գիտության, ավելի ուշ ակադեմիկոս:

1979 թ.-ին, ITM եւ VT պետական հանձնաժողով ներկայացված էր առաջին սերնդի բազմապրոցեսորային հաշվողական համալիրի «Էլբրուս» (ՄԱԿ): Պրոցեսոր նախատեսված էր հիմնված է TTL-տրամաբանությամբ. Որ համակարգը օգտագործվում է ռազմական արդյունաբերության.

«Էլբրուս-2"

երկրորդ սերնդի mvk «Էլբրուս» հետո վեց տարի է, հաջողությամբ անցել է քննությունը: Պրոցեսոր եւ նոր տարր բազան ամբողջությամբ ազգային զարգացման: Համակարգը, որը հիմնված է բարձր արագությամբ ինտեգրալ սխեմաների հետ արտանետող զուգորդված տրամաբանական IC-100 շարքը. Performance «Էլբրուս-2» - ի desyatiprotsessornoy կոնֆիգուրացիայով էր 125 Mill. Per երկրորդ.

ERM կառուցվել է մոդուլային նորաձեւության հետ աճել հուսալիությամբ. Շնորհիվ արագությամբ եւ resiliency համալիրի օգտագործվում էր երկար տարիներ առանցքային օբյեկտների ռազմավարական համակարգերի. Եզակի է իր ժամանակային հատկանիշներով հասել է ERM իրականացումն ու զարգացումը մի շարք առաջադեմ գաղափարների կազմակերպման հաշվողական գործընթացի:

«Էլբրուս-3"

Հաջորդ փուլը (1986-1994) ստեղծումն էր երրորդ սերնդի mvk «Էլբրուս»: Պրոցեսոր այժմ նույնիսկ ավելի հզոր էլեկտրոնային բաղադրամասեր `ավելի կատարյալ. Ծրագրի ղեկավար ընտրվել թղթակից անդամ ԳԱԱ Բ Ա Babayana: Ի դեպ, նա արել է հիմնարար ներդրում են զարգացման գործում mvk «Էլբրուս -1» եւ «Էլբրուս-2».

Գնահատելով առավելություններն ու թերությունները, նրանց հետ համատեղ մշակել է superscalar ճարտարապետությունը իրականացվող երկրորդ սերնդի ERM, Բորիս Artashesovich առաջարկել է ավելի առաջադեմ իրականացումը հասկացության լայն ցուցումներ բառով. Նախքան փլուզումից միության փորձագետների հաջողվեց հավաքել նախատիպը, սակայն ֆինանսավորում, քանի որ նոր իշխանությունները կանգնեցրել:

ժամանակակից

Շարունակությունն Այս ծրագրի գիծը կապված է գործունեության ZAO MCST: Իր կառուցվածքով, առաջատար ներքին mikroelektronschiki արմատական գրազ օգտագործման միկրոպրոցեսորային տեխնոլոգիաների, սկսել է ստեղծել երկու շարք միկրոպրոցեսորների եւ համակարգչային համակարգերի վրա հիմնված նրանց. Այս աշխատանքները, որոնք այնուհետեւ օգնել է ստեղծել հզոր ռուսական պրոցեսոր «Էլբրուս» 2014 թ ազատ արձակել:

Ծրագիրը հիմք է առաջին շարքի էր բաց ճարտարապետական ընդլայնելի Processor Ճարտարապետություն (SPARC), Նշված է Sun Microsystems- ի Պրոցեսորները «R» ընտանիքն արդեն ստեղծվել հիման վրա դրա.

Հիմքն է երկրորդ շարքի էր բնօրինակը ճարտարապետությունը «Էլբրուս», զարգացնելով այն սկզբունքները, որոնք հաստատված եւ ամրագրված է ՄԱԿ-ի-3 (ի սկզբանե այն կոչվում էր «ճարտարապետությունը E2k»): Կա ստեղծվել են չորս հիմնական տեսակի վերամշակման. Այսպիսով, «Էլբրուս» (CPU) համեմատություն մոդելների տրվում է ստորեւ բերված աղյուսակում:

«ELBRUS-4C»

Մեկը վերջին հաջող ընկերության զարգացման էր MCST պրոցեսոր «Էլբրուս-4C:» Նրա ճարտարապետությունը հիմնված է բուն նախագծման, որը ծառայել է որպես հիմք microarchitecture VLIW: Հաշվարկման գործընթացների պատասխանատու 4 cores 800 ՄՀց, Հիշապահեստ 2 MB յուրաքանչյուր հիմքում:

Չնայած ակնհայտ archaism առումով Արտադրության տեխնոլոգիա (մեծ, փոքր հաճախականությունների, գործընթացի տեխնոլոգիա »է անցյալ դարի« 65 նմ), էլեկտրոնային սարքը արդյունավետությունը համեմատելի Intel շարքի «i»: Հետ պակաս էներգիայի սպառման (45W) դրա կատարումը մինչեւ 50 Gflops. Համեմատության համար նշենք, որ հին մոդելը , որ Intel Core i7-975 Extreme Edition ունի հզորությունը 53 Gflops ավելի բարձր հաճախականությունների եւ էներգիայի սպառման. Այս ժամանակակից ռուսական պրոցեսոր «Էլբրուս» 2014 մոդելային տարվա դրվեց քննությունը, եւ դուրս եկավ շարքից:

«Էլբրուս-8C»

Թվում է, որ ժամանակն էվոլյուցիայի ավարտվել էր, այն էր, որ հերթը հեղափոխական բեկման համար ներքին միկրոէլեկտրոնիկայի: ZAO «MCST» հետ միասին ինստիտուտի էլեկտրոնային կառավարման մեքենաների մշակվել եւ արտադրվել է նոր սերունդ, ինժեներական արտադրանքի նմուշների. Արդյունաբերական արտադրանքի պատրաստման պրոցեսոր «Էլբրուս 8C կետերով» վրա ստեղծված 28-նանոմետրային տեխնոլոգիայով.

Որ սարքը կարող է աշխատել տանդեմը հետ վերահսկիչ եւ ազգային զարգացման KPI-2. Չնայած նրան, որ վերահսկիչ մինչեւ ազատ է արձակվել 65 նմ գործընթացի տեխնոլոգիայով, որ աջակցում է երեք Gigabit Ethernet ցանցի վերահսկիչ, 20 գծերի PCI-Express ավտոբուսը 2.0, ութ 2.0 USB նավահանգիստները, ութ SATA-նավահանգիստները: Զրույց հետ պրոցեսորի 16 Gb / s.

տեխնիկական բնութագրերը

Արտադրող բացահայտեց հիմնական բնութագրիչները «Էլբրուս» նոր համակարգի:

• Պրոցեսոր - 8 cores առանց gipertredinga:
• Crystal չափը - 350 մմ ^2:
• Երկրորդ մակարդակի cache համար յուրաքանչյուր էությամբ 512 կՎ.
• երրորդ մակարդակի քեշը ընդհանուր - 16 MB.
• Կատարումը մեկ ցիկլի - 30 գործողությունները.
• Ժամացույց հաճախականությունը - 1.3 GHz, երբ այդ պարամետրերի երաշխավորվում են անխափան շահագործումը բոլոր միջուկային անսահմանափակ ժամանակ, նույնիսկ եթե հարյուր տոկոսով բեռը:
• Performance (Պիկ) - 250 Gflops.
• Power - 60-90 Watts.
• Լիցենզիա անկախությունը Intel, իսկ ապահովելով աջակցությունը խոշոր օպերացիոն համակարգերի հետ x86 / x86-64 ճարտարապետության.

Ինչպես դուք կարող եք տեսնել, որ ռուսական պրոցեսոր «Էլբրուս» վերջին սերնդի մինչեւ հինգ անգամ ավելի արդյունավետ, քան 4C մոդելի.

ճարտարապետություն

Որպես կարեւոր արդյունքում ընկերության ՓԲԸ MCST մշակվել է օրիգինալ ճարտարապետությունը միկրոպրոցեսորային "Էլբրուս»: Պրոցեսոր, որը ուղղված է maximizing ապարատային ռեսուրսներ համար կատարողական չափման տվյալների: Ի ընդհանուր դասակարգման մեջ այն պատկանում է կատեգորիայում ճարտարապետության, օգտագործելով սկզբունքը լայն հանձնարարությամբ բառի VLIW (Շատ մեծ հանձնարարական Word), որ Կազմողի առաջացնում զուգահեռ կատարման հաջորդականություն խմբերի (լայն ուսուցման խոսքերով), որի մեջ կան ոչ կախվածությունը միջեւ թիմերի խմբի ներսում եւ նվազագույնի հասցնել կախվածության թիմերի միջեւ տարբեր խմբերում.

Այսպես, ռուսական պրոցեսոր «Էլբրուս» բարձր օգտագործում զուգահեռ մակարդակով գործողություններին ներկա է ծրագրային կոդի: Արդյունքն ակնառու է, մի մեծ ճարտարապետական արագությունը ազատ արձակել parallelization աշխատակազմի գործառույթների բնորոշ superscalar Ճարտարապետների եւ փոխանցել դրանք օպտիմալացնել Կազմողի. Սա հանգեցրել, եւ այլ կարեւոր հատկանիշներ, որոնք բնորոշ «Էլբրուս» ճարտարապետություն - Ցածր էներգիայի սպառումը սարքեր:

Հետ միասին արդյունավետ օգտագործման զուգահեռության է ճարտարապետության գործառնությունների «Էլբրուս» սարքը դրել իրականացնել այլ տեսակի (մակարդակներում), որ զուգահեռության բնորոշ է հաշվողական գործընթացում:

• concurrency խնդիրներ multicomputer համալիրների;
• Concurrency վերահսկողության հոսում է ընդհանուր հիշողության մեջ.
• վեկտորը parallelism:

Համատեղելի x86 ճարտարապետության

Որպես հիմնարար պահանջը ճարտարապետության, մշակողները սկզբանե համարվում ապահովելով արդյունավետ երկուական համատեղելիություն գերիշխող Intel x86 միկրոպրոցեսորի ճարտարապետության. Այն իրականացվում հիման վրա, որ թաքնված դինամիկ թարգմանության եւ դրա աջակցություն սարքավորումների միկրոպրոցեսորով «Էլբրուս»: Այն նաեւ սահմանում է հատկությունները նոր ներքին ճարտարապետության զարգացումը ապարատային աջակցության անվտանգ computing (ծրագրավորում մոդուլ), զգալիորեն հեշտացնում է աշխատանքը ծրագրավորողների ստեղծել խոշոր ծրագրային համակարգերի հետ սահմանափակ ժամկետներում.

գործնական կիրառումը

Որտեղ այն նախատեսվում է օգտագործել ռուսական վերամշակողների. Պետք է հասկանալ, որ այս ապրանքը, որը նախատեսված է մեկ նպատակի է տրամադրել ինքնաբավ, անկախ մատակարարման եւ լիցենզավորման միկրոէլեկտրոնիկայի եւ համակարգչային տեխնոլոգիաների. Համակարգիչներ է «Էլբրուս» պրոցեսոր բարձր մակարդակի անվտանգության եւ պաշտպանության համակարգչային վիրուսների պահանջարկի պաշտպանական արդյունաբերության, ի անվտանգության ծառայությունների, կարեւոր պետական ինստիտուտները:

Ընդ որում, համակարգը հնարավորություն է տալիս սովորական Windows եւ Linux, որը ճանապարհ է բացում, եթե ոչ թե միջին սպառողի, որ կորպորատիվ հատվածը: MCST առաջարկում է պաշտպանված համակարգիչներ եւ սերվերներ, ընդունակ են գործող կոշտ միջավայրում.