"Elbrus" - prosesydd yn Rwsia. Manylebau a hanes

Ers sefydlu'r dechnoleg gyfrifiadurol yn ein gwlad, dylunio systemau perfformiad uchel yn cael ei ystyried yn un o amcanion pwysicaf o wyddoniaeth genedlaethol. Ers y 90au yr astudiaeth yn gysylltiedig â chyflwr sylfaenol newydd - yr angen i weithredu'r datblygiad newydd ar sail microbrosesyddion Rwsia. Y canlyniad ei greu "Elbrus" - nid prosesydd, yn ei bŵer cyfrifiadurol yn israddol i'r modelau tramor gorau.

Hanes greu

Ar hyn o bryd, dim ond ychydig o wledydd ledled y byd yn cael eu cynllunio cyfrifiaduron gyda microbrosesydd ei ddyluniad ei hun - yn yr Unol Daleithiau, Prydain, Japan a Tsieina. Mae'n amlwg bod Rwsia hefyd yn gofyn prosesydd sy'n ddigonol i fodloni gofynion y lluoedd arfog, asiantaethau gorfodi'r gyfraith, gweinyddu ac addysg yn y diogelwch a mewnforio amnewid. A bosibl - a masnacheiddio y cynnyrch. Ar ôl degawdau o waith gweithredol o wyddonwyr a pheirianwyr o'r Moscow Canolfan Spark-Dechnoleg (MCST) yn gywilydd i gyflwyno datblygiad diweddaraf y 2014-15 mlynedd: wyth-prosesydd "Elbrus 8c". Ond cyn hynny digwyddiad hanesyddol wedi'i basio yn bell o gyfrifiadau damcaniaethol ac ymchwil ymarferol.

Yn yr Undeb Sofietaidd pwysigrwydd rhagorol yn natblygiad technoleg gyfrifiadurol gennym waith academaidd S. A. Lebedeva. Mae'r grŵp o dan arweiniad ef yn yr Academi y Gwyddorau y Sefydliad Mecaneg Precision a Thechnoleg Cyfrifiaduron (ITM a VT) eu creu gan beiriannau electronig cyfrifiadurol (cyfrifiaduron) pymtheg modelau - o'r tiwb cyntaf i beiriannau cyflym cylched integredig.

"Elbrus-1"

Syniad y llinellau pensaernïol, a ymgorfforir yn ddiweddarach yn y prosesydd Rwsia "Elbrus", ei eni yn 1969. Y rheswm dros y datblygiad oedd yr angen "intellectualization" o systemau strategol. Daeth yn brif ddylunydd VS Burtsev, arbenigwr rhagorol mewn gwyddoniaeth gyfrifiadurol, academydd yn ddiweddarach.

Yn 1979, ITM a datgan VT comisiwn ei gynrychioli gan y genhedlaeth gyntaf o cymhleth cyfrifiadurol multiprocessor "Elbrus" (IAC). Mae'r prosesydd Dyluniwyd ar sail y TTL-rhesymeg. Mae'r system a ddefnyddir yn y diwydiant arfau.

"Elbrus-2"

yr ail genhedlaeth o MVK "Elbrus" Ar ôl chwe blynedd, llwyddo yn y prawf yn llwyddiannus. Mae'r prosesydd a'r sylfaen elfen newydd yn ddatblygiad cwbl genedlaethol. Mae'r system yn seiliedig ar cyflymder uchel cylchedau integredig gyda rhesymeg ynghyd-allyrrydd cyfres IC-100. Perfformiad "Elbrus-2" yn cyfluniad desyatiprotsessornoy oedd 125 Mill. Per yn ail.

ERM ei adeiladu mewn modd modiwlaidd gyda mwy dibynadwy. Diolch i cyflymder a resiliency y cymhleth yn cael ei ddefnyddio am nifer o flynyddoedd yn y cyfleusterau allweddol o systemau strategol. Unigryw ar gyfer ei nodweddion amser a gyflawnwyd gweithredu a datblygu nifer o syniadau blaengar ERM yn y sefydliad y broses cyfrifiadurol.

"Elbrus-3"

Y cam nesaf (1986-1994) oedd creu y drydedd genhedlaeth o MVK "Elbrus". Mae'r prosesydd yn awr hyd yn oed cydrannau electronig yn fwy pwerus - yn fwy berffaith. Rheolwr y prosiect a ddewiswyd aelod o Academi y Gwyddorau B. A. Babayana cyfatebol. Gyda llaw, gwnaeth gyfraniadau sylfaenol i ddatblygiad MVK "Elbrus-1" a "Elbrus-2".

Asesu manteision ac anfanteision ohonynt ddatblygwyd bensaernïaeth superscalar rhoi ar waith yn yr ail genhedlaeth y ERM, cynigiodd Boris Artashesovich yn gweithredu mwy datblygedig o'r cysyniad o gair cyfarwyddyd eang. Cyn y cwymp yr Undeb o arbenigwyr llwyddo i gydosod prototeip ond cyllid fel yr awdurdodau newydd stopio.

cyfoes

Mae parhad y llinell hon y prosiect yn gysylltiedig â gweithgareddau ZAO MCST. Yn ei strwythur, mae'r mikroelektronschiki cartref yn arwain gwneud bet sylfaenol ar y defnydd o dechnoleg microbrosesydd, dechreuodd i greu dwy gyfres o microbrosesyddion a systemau cyfrifiadurol yn seiliedig arnynt. Yna, caiff y gwaith yn cael eu helpu i greu prosesydd Rwsia pwerus "Elbrus" 2014 rhyddhau.

sail prosiect ar gyfer y gyfres gyntaf oedd y bensaernïaeth agored Prosesydd Scalable Pensaernïaeth (SPARC), The nodir gan Sun Microsystems. Proseswyr «R» teulu wedi cael eu creu yn seiliedig arno.

Mae sail yr ail gyfres yn y bensaernïaeth gwreiddiol o "Elbrus", datblygu'r egwyddorion sydd wedi eu cymeradwyo a nodir yn y IAC-3 (yn wreiddiol cafodd ei enw "pensaernïaeth E2k»). Mae eu creu pedwar math sylfaenol o broseswyr. Felly, y "Elbrus" (CPU): cymharu modelau yn cael ei roi yn y tabl isod.

"Elbrus-4c"

Un o ddatblygiad llwyddiannus diweddaraf y cwmni oedd y prosesydd MCST "Elbrus-4c." Mae ei bensaernïaeth yn seiliedig ar y cynllun gwreiddiol, a oedd yn gwasanaethu fel canolfan ar gyfer VLIW microarchitecture. Ar gyfer cyfrifo prosesau gyfrifol 4 creiddiau 800 MHz, cof cache 2 MB ar bob craidd.

Er gwaethaf y archaism ymddangosiadol o ran technoleg cynhyrchu (, amlder bach, technoleg proses mawr "y ganrif ddiwethaf" 65 nm), effeithlonrwydd dyfais electronig yn debyg chyfres Intel "i". Gyda llai Defnydd o ynni (45W) ei berfformiad hyd at 50 Gflops. Er mwyn cymharu, y model hŷn y i7-975 Intel Craidd Extreme Edition ganddi gapasiti o 53 Gflops ar amleddau uwch o lawer a defnydd o ynni. Mae'r prosesydd Rwsia modern "Elbrus" 2014 model blwyddyn ei roi profi a ddaeth allan yn y gyfres.

"Elbrus-8C"

Mae'n ymddangos bod yr amser o esblygiad drosodd, yr oedd y tro y breakthrough chwyldroadol ar gyfer microelectroneg domestig. ZAO "MCST" ynghyd â Sefydliad Peiriannau Rheoli Electronig wedi datblygu ac yn cynhyrchu cenhedlaeth newydd o dyluniadau cynnyrch peirianneg. Ar gyfer cynhyrchu diwydiannol o baratoi prosesydd "Elbrus 8c" a grëwyd ar dechnoleg broses 28-nanometer.

Bydd y ddyfais yn gweithio ar y cyd â'r rheolwr a'r datblygu cenedlaethol DPA-2. Er bod y rheolwr nes rhyddhau ar dechnoleg broses 65 nm, mae'n cefnogi tri rheolwr rhwydwaith Gigabit Ethernet, 20 llinell PCI-Express bws 2.0, 2.0 wyth o USB-porthladdoedd, wyth SATA-porthladdoedd. Cyfathrebu gyda'r prosesydd yw 16 Gb / s.

nodweddion technegol

Datgelodd Gwneuthurwr prif nodweddion "Elbrus" system newydd:

• Prosesydd - 8 creiddiau heb gipertredinga.
• Maint y Crystal - 350 mm ^2.
• cache ail lefel ar gyfer pob craidd - 512 kV.
• cache drydedd lefel-yn gyffredin - 16 MB.
• Gweithredu fesul cylch - 30 o lawdriniaethau.
• amlder cloc - 1.3 GHz, pan yn cael eu gwarantu y paramedrau hyn gweithrediad di-dor o bob amser diderfyn niwclear, hyd yn oed os gant y llwyth cant.
• Perfformiad (Peak) - 250 Gflops.
• Power - 60-90 watt.
• annibyniaeth drwydded gan Intel, tra'n sicrhau cefnogaeth ar gyfer systemau gweithredu mawr gyda x86 / pensaernïaeth x86-64.

Fel y gwelwch, y prosesydd Rwsia "Elbrus" y genhedlaeth ddiweddaraf o hyd at bum gwaith yn fwy cynhyrchiol na'r model 4C.

pensaernïaeth

Fel canlyniad pwysig y cwmni a ddatblygwyd ZAO MCST pensaernïaeth gwreiddiol y microbrosesydd "Elbrus". Mae'r prosesydd wedi ei anelu at wneud y mwyaf o adnoddau caledwedd ar gyfer y data metrigau perfformiad. Yn y dosbarthiad cyffredinol yn perthyn i'r categori o bensaernïaeth, gan ddefnyddio'r egwyddor o air eang cyfarwyddyd VLIW (Word Cyfarwyddyd Mawr Iawn), y casglwr yn cynhyrchu ar gyfer dilyniant gweithredu cyfochrog o grwpiau (geiriau cyfarwyddyd eang), lle nad oes unrhyw dibyniaethau rhwng timau o fewn y grŵp a dibyniaeth lleihau rhwng timau mewn gwahanol grwpiau.

Felly, prosesydd Rwsia "Elbrus" iawn yn defnyddio parallelism ar lefel gweithrediadau yn bresennol yn y cod rhaglen. Y canlyniad yw cyflymder pensaernïol mawr gan ryddhau swyddogaethau cyfarpar parallelization saernïaeth superscalar cynhenid a throsglwyddo eu gwneud y gorau compiler. Mae hyn wedi arwain, a nodweddion pwysig eraill cynhenid "Elbrus" pensaernïaeth - dyfeisiau defnydd o ynni isel.

Ynghyd â'r defnydd effeithiol o parallelism ym mhensaernïaeth gweithrediadau "Elbrus" dyfais a osodwyd yn gweithredu mathau eraill (lefelau) o'r parallelism gynhenid yn y broses cyfrifiadurol:

• problemau concurrency mewn cyfadeiladau multicomputer;
• rheoli concurrency yn llifo ar y cof a rennir;
• parallelism fector.

Cyd-fynd â phensaernïaeth x86

Fel gofyniad sylfaenol mewn pensaernïaeth, datblygwyr ystyried i ddechrau darparu cysondeb deuaidd effeithlon â'r bensaernïaeth microbrosesydd Intel x86 dominyddol. Mae'n cael ei weithredu ar sail deinamig cyfieithiad cudd a'r offer cymorth microbrosesydd "Elbrus". Mae hefyd yn pennu nodweddion y bensaernïaeth ddomestig newydd yw datblygu cefnogaeth caledwedd cyfrifiadurol diogel (modiwl rhaglennu), yn hwyluso gwaith rhaglenwyr i greu systemau meddalwedd mawr gyda therfynau amser cyfyng yn sylweddol.

defnydd ymarferol

Lle bwriedir defnyddio proseswyr Rwsia? Dylid deall bod y cynnyrch hwn wedi'i gynllunio gydag un diben - i ddarparu hunangynhaliol, annibynnol ar y cyflenwad a thrwyddedu microelectroneg a thechnoleg gyfrifiadurol. Cyfrifiaduron ar y "Elbrus" prosesydd gyda lefel uchel o ddiogelwch ac amddiffyniad rhag firysau cyfrifiadurol yn y galw yn y diwydiant amddiffyn, yn y gwasanaethau diogelwch, sefydliadau gwladwriaethol pwysig.

Yn y cyfamser, mae'r system yn caniatáu i'r Ffenestri arferol a Linux, sy'n agor y ffordd, os nad i'r defnyddiwr ar gyfartaledd, bod y sector corfforaethol. MCST yn cynnig cyfrifiaduron a gweinyddwyr a warchodir, sy'n gallu gweithredu mewn amgylcheddau garw.