"Elbrus" - หน่วยประมวลผลในรัสเซีย ข้อมูลจำเพาะและประวัติของ

นับตั้งแต่การก่อตั้งของ เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ ในประเทศของเราออกแบบระบบที่มีประสิทธิภาพสูงได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในวัตถุประสงค์ที่สำคัญที่สุดของวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ตั้งแต่ทศวรรษที่ 90 การศึกษามีความสัมพันธ์กับสภาพใหม่เดิม - ไม่จำเป็นต้องดำเนินการพัฒนาใหม่บนพื้นฐานของไมโครโปรเซสเซอร์รัสเซีย ผลที่ได้ถูกสร้างขึ้น "Elbrus" - หน่วยประมวลผลในการคำนวณพลังงานของมันไม่ได้ด้อยกว่ารูปแบบต่างประเทศที่ดีที่สุด

ประวัติความเป็นมาของการสร้าง

ขณะนี้มีเพียงไม่กี่ประเทศทั่วโลกมีการออกแบบเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีไมโครโปรเซสเซอร์ของการออกแบบของตัวเอง - ในประเทศสหรัฐอเมริกา, อังกฤษ, ญี่ปุ่นและจีน เป็นที่ชัดเจนว่าในการรักษาความปลอดภัยและทดแทนการนำเข้ารัสเซียยังต้องใช้หน่วยประมวลผลที่จะเพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการของกองกำลังติดอาวุธ, หน่วยงานบังคับใช้กฎหมายการบริหารงานและการศึกษา เป็นไปได้ - และการค้าของผลิตภัณฑ์ หลังจากหลายทศวรรษของการทำงานที่ใช้งานของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรของมอสโกศูนย์ Spark เทคโนโลยี (MCST) ไม่ละอายใจที่จะนำเสนอการพัฒนาล่าสุดของปี 2014-15: แปดโปรเซสเซอร์ "Elbrus 8c" แต่ก่อนที่เหตุการณ์ประวัติศาสตร์ที่ได้รับผ่านทางยาวของการคำนวณทางทฤษฎีและการวิจัยในทางปฏิบัติ

ในสหภาพโซเวียตได้ให้ความสำคัญในการพัฒนาของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์มีผลงานทางวิชาการเอสเอ Lebedeva กลุ่มที่นำโดยเขาที่ Academy of Sciences ของสถาบันกลศาสตร์แม่นยำและเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ (ITM และ VT) ถูกสร้างขึ้นโดย เครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ (คอมพิวเตอร์) สิบห้ารุ่น - จากหลอดแรกที่จะวงจรเครื่องความเร็วสูงแบบบูรณาการ

"Elbrus-1"

ความคิดของเส้นสถาปัตยกรรมภายหลังเป็นตัวเป็นตนในโปรเซสเซอร์รัสเซีย "Elbrus" เกิดในปี 1969 เหตุผลสำหรับการพัฒนาที่เป็นความต้องการของ "intellectualization" ระบบเชิงกลยุทธ์ กลายเป็นหัวหน้านักออกแบบ VS Burtsev ผู้เชี่ยวชาญที่โดดเด่นในด้านวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์, นักวิชาการในภายหลัง

ในปี 1979 บริษัท ITM และรัฐเวอร์มอนต์คณะกรรมการเป็นตัวแทนจากรุ่นแรกของมัลติคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน "Elbrus" (IAC) โปรเซสเซอร์ได้รับการออกแบบบนพื้นฐานของ TTL ตรรกะ ระบบที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาวุธยุทโธปกรณ์

"Elbrus-2"

รุ่นที่สองของ MVK "Elbrus" หลังจากหกปีผ่านการทดสอบประสบความสำเร็จ โปรเซสเซอร์และฐานองค์ประกอบใหม่มีการพัฒนาประเทศอย่างสมบูรณ์ ระบบได้รับการขึ้นอยู่กับความเร็วสูง วงจรรวม กับตรรกะอีซีแอลคู่ IC-100 ชุด ประสิทธิภาพ "Elbrus-2" ในการกำหนดค่า desyatiprotsessornoy เป็น 125 มิล. ต่อวินาที

ERM ถูกสร้างขึ้นในแฟชั่นแบบแยกส่วนมีความน่าเชื่อถือเพิ่มขึ้น ขอขอบคุณที่ความเร็วและความยืดหยุ่นของการที่ซับซ้อนที่ใช้เวลาหลายปีในสิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญของระบบเชิงกลยุทธ์ ที่ไม่ซ้ำสำหรับลักษณะเวลาที่ประสบความสำเร็จในการดำเนินการ ERM และการพัฒนาของจำนวนของความคิดขั้นสูงในองค์กรของกระบวนการคำนวณ

"Elbrus-3"

ขั้นตอนต่อไป (1986-1994) คือการสร้างรุ่นที่สามของ MVK "Elbrus ที่" หน่วยประมวลผลในขณะนี้คือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น - สมบูรณ์แบบมากขึ้น ผู้จัดการโครงการเลือกที่สอดคล้องกันสมาชิกของ Academy of Sciences บีเอ Babayana โดยวิธีการที่เขาทำผลงานขั้นพื้นฐานไปสู่การพัฒนา MVK "Elbrus-1" และ "Elbrus-2"

การประเมินข้อดีและข้อเสียของพวกเขาพัฒนาสถาปัตยกรรม superscalar ดำเนินการในรุ่นที่สองของ ERM บอริส Artashesovich เสนอการดำเนินงานที่สูงขึ้นของแนวคิดของการเรียนการสอนคำกว้าง ก่อนที่จะล่มสลายของสหภาพของผู้เชี่ยวชาญที่มีการจัดการในการประกอบต้นแบบ แต่การระดมทุนเป็นหน่วยงานใหม่หยุด

ร่วมสมัย

ความต่อเนื่องของสายการโครงการนี้จะเชื่อมต่อกับกิจกรรมของ ZAO MCST ในโครงสร้างของการ mikroelektronschiki ชั้นนำในประเทศทำให้เดิมพันพื้นฐานในการใช้เทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์, เริ่มต้นที่จะสร้างสองชุดของไมโครโปรเซสเซอร์และระบบคอมพิวเตอร์ขึ้นอยู่กับพวกเขา ผลงานเหล่านี้จะช่วยแล้วเพื่อสร้างการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพรัสเซีย "Elbrus" ปี 2014 การเปิดตัว

โครงการพื้นฐานสำหรับชุดแรกเป็นสถาปัตยกรรมแบบเปิด Scalable ประมวลผลสถาปัตยกรรม (SPARC) ที่ระบุโดย Sun Microsystems โปรเซสเซอร์«R»ครอบครัวได้ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของมัน

พื้นฐานของชุดที่สองเป็นสถาปัตยกรรมดั้งเดิมของ "Elbrus" การพัฒนาหลักการที่ได้รับการอนุมัติและวางลงใน IAC-3 ( แต่เดิมมันถูกเรียกว่า "สถาปัตยกรรม E2K ») มีถูกสร้างขึ้นสี่ประเภทพื้นฐานของการประมวลผล ดังนั้น "Elbrus" (CPU): การเปรียบเทียบของแบบจำลองจะได้รับในตารางด้านล่าง

"Elbrus-4C"

หนึ่งของการพัฒนาที่ประสบความสำเร็จล่าสุดของ บริษัท ฯ เป็นหน่วยประมวลผล MCST "Elbrus-4C." สถาปัตยกรรมมันขึ้นอยู่กับการออกแบบเดิมซึ่งทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับสถาปัตยกรรม VLIW สำหรับการคำนวณประมวลผล 4 แกนรับผิดชอบ 800 MHz หน่วยความจำแคช 2 MB ในแต่ละหลัก

แม้จะโบราณที่เห็นได้ชัดในแง่ของเทคโนโลยีการผลิต (ใหญ่ความถี่ขนาดเล็กเทคโนโลยีการผลิต "ของศตวรรษที่ผ่านมา" 65 นาโนเมตร) ซึ่งเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพก็เปรียบได้กับ Intel ชุด "ฉัน" มีการใช้พลังงานน้อยกว่า (45W) ประสิทธิภาพการทำงานขึ้นอยู่กับ 50 GFLOPS สำหรับการเปรียบเทียบรุ่นเก่า โปรเซสเซอร์ Intel Core i7-975 Extreme Edition มีความจุ 53 GFLOPS ที่ความถี่สูงมากและการบริโภคพลังงาน ที่ทันสมัยแห่งนี้โปรเซสเซอร์รัสเซีย "Elbrus" รุ่นปี 2014 ถูกนำการทดสอบและการออกมาในซีรีส์

"Elbrus-8C"

ดูเหมือนว่าเวลาของการวิวัฒนาการได้มากกว่ามันก็หันของความก้าวหน้าการปฏิวัติสำหรับไมโครอิเล็กทรอนิกส์ภายในประเทศ ZAO "MCST" ร่วมกับสถาบันการควบคุมเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ได้มีการพัฒนาและผลิตรุ่นใหม่ของการออกแบบผลิตภัณฑ์วิศวกรรม สำหรับการผลิตภาคอุตสาหกรรมในการประมวลผลการเตรียมความพร้อม "Elbrus 8c" ที่สร้างขึ้นบนเทคโนโลยีการผลิต 28 นาโนเมตร

อุปกรณ์จะทำงานควบคู่กับการควบคุมและการพัฒนาแห่งชาติ KPI-2 แม้ว่าการควบคุมจนการปล่อยตัวในเทคโนโลยีการผลิต 65 นาโนเมตรจะสนับสนุนสามควบคุมเครือข่าย Gigabit Ethernet, 20 สาย PCI-Express บัส 2.0 แปด 2.0 USB พอร์ตแปด SATA พอร์ต การสื่อสารกับหน่วยประมวลผลคือ 16 Gb / s

ลักษณะทางเทคนิค

ผู้ผลิตเผยให้เห็นลักษณะสำคัญของ "Elbrus" ระบบใหม่:

• หน่วยประมวลผล - 8 แกนโดยไม่ต้อง gipertredinga
• ขนาดคริสตัล - 350 มม ²
• แคชระดับที่สองสำหรับแต่ละแกน - 512 กิโลโวลต์
• แคชระดับที่สามเป็นเรื่องธรรมดา - 16 เมกะไบต์
• การดำเนินการต่อวงจร - 30 การดำเนินงาน
• ความถี่สัญญาณนาฬิกา - 1.3 GHz เมื่อพารามิเตอร์เหล่านี้มีการรับประกันการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องตลอดเวลาไม่ จำกัด นิวเคลียร์แม้ว่าภาระหนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์
• ผลการดำเนินงาน (พีค) - 250 GFLOPS
• เพาเวอร์ - 60-90 วัตต์
• อิสระใบอนุญาตจากอินเทลในขณะที่มั่นใจการสนับสนุนสำหรับระบบปฏิบัติการที่สำคัญกับ x86 / สถาปัตยกรรม x86-64

ที่คุณสามารถดูโปรเซสเซอร์รัสเซีย "Elbrus" รุ่นล่าสุดของถึงห้าครั้งมีประสิทธิผลมากขึ้นกว่ารุ่น 4C

สถาปัตยกรรม

ในฐานะที่เป็นผลลัพธ์ที่สำคัญของ บริษัท ZAO MCST พัฒนาสถาปัตยกรรมเดิมของไมโครโปรเซสเซอร์ "Elbrus" หน่วยประมวลผลที่มีวัตถุประสงค์เพื่อการเพิ่มทรัพยากรฮาร์ดแวร์สำหรับข้อมูลตัวชี้วัดประสิทธิภาพการทำงาน ในหมวดหมู่ทั่วไปมันเป็นของประเภทของสถาปัตยกรรมโดยใช้หลักการของการเรียนการสอนคำกว้าง VLIW (โปรแกรม Word การเรียนการสอนที่มีขนาดใหญ่มาก) คอมไพเลอร์สร้างลำดับการดำเนินการคู่ขนานของกลุ่ม (คำสอนกว้าง) ซึ่งมีการพึ่งพาระหว่างทีมภายในกลุ่มและการพึ่งพาลดไม่มี ระหว่างทีมในกลุ่มที่แตกต่างกัน

ดังนั้นหน่วยประมวลผลรัสเซีย "Elbrus" ขอใช้ความเท่าเทียมในระดับของการดำเนินงานอยู่ในรหัสโปรแกรม ผลที่ได้คือความเร็วสถาปัตยกรรมขนาดใหญ่โดยการเปิดตัวของฟังก์ชั่นแบบขนานเครื่องโดยธรรมชาติสถาปัตยกรรม superscalar และโอนการเพิ่มประสิทธิภาพของคอมไพเลอร์ นี้ได้นำและคุณสมบัติที่สำคัญอื่น ๆ โดยธรรมชาติ "Elbrus" สถาปัตยกรรม - อุปกรณ์การใช้พลังงานต่ำ

พร้อมกับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพของความเท่าเทียมในสถาปัตยกรรมของการดำเนินงาน "Elbrus" อุปกรณ์วางใช้ประเภทอื่น ๆ (ระดับ) ขนานที่มีอยู่ในขั้นตอนการประมวลผล:

• ปัญหาการทำงานพร้อมกันในคอมเพล็กซ์ multicomputer;
• ควบคุมภาวะพร้อมกันไหลในหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกัน;
• ขนานเวกเตอร์

เข้ากันได้กับสถาปัตยกรรม x86

ในฐานะที่เป็นความต้องการขั้นพื้นฐานในสถาปัตยกรรมนักพัฒนาถือเป็นครั้งแรกให้เข้ากันได้ binary ที่มีประสิทธิภาพที่โดดเด่นด้วยสถาปัตยกรรมไมโครโปรเซสเซอร์ Intel x86 จะดำเนินการบนพื้นฐานของการแปลแบบไดนามิกที่ซ่อนอยู่และสนับสนุนอุปกรณ์ของไมโครโปรเซสเซอร์ "Elbrus" นอกจากนี้ยังกำหนดคุณสมบัติของสถาปัตยกรรมใหม่ในประเทศคือการพัฒนาของคอมพิวเตอร์ที่เชื่อถือได้ของการสนับสนุนฮาร์ดแวร์ (โมดูลการเขียนโปรแกรม) อย่างมีนัยสำคัญอำนวยความสะดวกในการทำงานของโปรแกรมเมอร์ในการสร้างระบบซอฟต์แวร์ขนาดใหญ่ที่มีกำหนดเวลาที่ จำกัด

การประยุกต์ใช้จริง

ซึ่งจะมีการวางแผนที่จะใช้โปรเซสเซอร์รัสเซีย? มันควรจะเข้าใจว่าผลิตภัณฑ์นี้ถูกออกแบบด้วยวัตถุประสงค์เดียว - เพื่อให้พอเพียงเป็นอิสระจากการจัดหาและการออกใบอนุญาตของไมโครอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ในการประมวลผล "Elbrus" ที่มีระดับสูงของความปลอดภัยและการป้องกันจากไวรัสคอมพิวเตอร์ในความต้องการในอุตสาหกรรมการป้องกันในการให้บริการรักษาความปลอดภัยสถาบันของรัฐที่สำคัญ

ในขณะเดียวกันระบบจะช่วยให้ผู้ใช้ Windows และ Linux ปกติซึ่งจะเปิดทางถ้าไม่ให้ผู้บริโภคเฉลี่ยที่ภาคธุรกิจ MCST มีเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีการป้องกันและเซิร์ฟเวอร์มีความสามารถในการดำเนินงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง