"Elbrus" - processor sa Russia. Mismong at kasaysayan ng

Dahil ang umpisa ng computer na teknolohiya sa ating bansa, ang disenyo ng sistema ng mataas na pagganap ay itinuturing na isa sa mga pinaka-mahalagang mga layunin ng pambansang agham. Dahil ang 90s ng pag-aaral ay nauugnay sa isang sa panimula bagong kundisyon - ang pangangailangan na ipatupad ang mga bagong pag-unlad sa batayan ng Russian microprocessors. Ang resulta ay nilalang "ayon Elbrus" - processor, sa kanyang computing kapangyarihan ay hindi mababa sa ang pinakamahusay na mga banyagang modelo.

Kasaysayan ng paglikha

Sa kasalukuyan, lamang ng ilang mga bansa sa buong mundo ay pagdisenyo ng mga computer na may isang microprocessor ng kanyang sariling disenyo - sa Estados Unidos, Britain, Japan at China. Ito ay malinaw na sa loob ng seguridad at pag-import ng pagpapalit Russia ay nangangailangan din ng isang processor na ay sapat na upang matugunan ang mga pangangailangan ng armadong pwersa, pagpapatupad ng batas mga ahensya, administrasyon at edukasyon. Ang isang maaari - at ang commercialization ng mga produkto. Pagkatapos ng mga dekada ng mga aktibong gawain ng mga siyentipiko at mga inhinyero ng Moscow Centre Spark-Teknolohiya (MCST) ay hindi mahiya upang ipakita ang pinakabagong pag-unlad ng 2014-15 taon: walong-processor "Elbrus 8c". Ngunit bago iyon makasaysayang kaganapan ay lumipas sa isang mahabang paraan ng panteorya kalkulasyon at praktikal na pananaliksik.

Sa USSR hindi pa nababayarang kuwenta sa pag-unlad ng computer technology mayroon kaming academic work S. A. Lebedeva. Ang grupo na humantong sa pamamagitan ng kanya sa Academy of Sciences ng Institute of Katumpakan Mechanics at Computer Technology (ITM at VT) ay nilikha sa pamamagitan ng electronic computing machine (computer) sa labinlimang mga modelo - mula sa unang tube na high-speed machine integrated circuit.

"Elbrus-1"

Ang ideya ng arkitektura na mga linya, pagkatapos ay katawanin sa Russian processor "Elbrus", ay ipinanganak sa 1969. Ang dahilan para sa pag-unlad ay ang pangangailangan "intelektuwalisasyon" ng madiskarteng mga sistema. Naging chief designer VS Burtsev, isang natitirang dalubhasa sa computer science, mamaya academician.

Sa 1979, ITM at VT komisyon ng estado ay kinakatawan ng ang unang henerasyon ng mga multiprocessor computing kumplikadong "Elbrus" (IAC). Ang processor ay dinisenyo batay sa TTL-logic. Ang system na ginagamit sa industriya ng armaments.

"Elbrus-2"

ang ikalawang henerasyon ng mga MVK "Elbrus" Pagkatapos ng anim na taon, matagumpay na nakapasa sa pagsubok. Ang processor at ang bagong elemento base ay ganap na pambansang pag-unlad. Ang sistema ay batay sa isang high-speed integrated circuits na may emitter-kaisa logic IC-100 serye. Pagganap "Elbrus-2" sa desyatiprotsessornoy configuration ay 125 Mill. Per segundo.

ERM ay itinayo sa isang modular fashion na may mas mataas na pagiging maaasahan. Salamat sa ang bilis at kabanatan ng complex ay ginamit para sa maraming mga taon sa mga pangunahing mga pasilidad ng madiskarteng mga sistema. Mga natatanging para sa kanyang oras na katangian nakakamit ERM pagpapatupad at pag-unlad ng isang bilang ng mga advanced na mga ideya sa samahan ng computational proseso.

"Elbrus-3"

Ang susunod na yugto (1986-1994) ay ang paglikha ng ikatlong henerasyon ng mga MVK "Elbrus". Ang processor ay ngayon kahit na mas malakas na electronic components - mas perpekto. Project manager pinili nararapat na miyembro ng Academy of Sciences B. A. Babayana. Sa pamamagitan ng ang paraan, siya ay ginawa pangunahing kontribusyon sa pag-unlad ng MVK "Elbrus-1" at "Elbrus-2".

Pagtatasa ng mga pakinabang at disadvantages ng mga ito binuo ang superscalar architecture ipinatupad sa ikalawang henerasyon ng ERM, Boris Artashesovich iminungkahi ng isang mas advanced na pagpapatupad ng ang konsepto ng isang malawak na pagtuturo salita. Bago ang pagbagsak ng Union ng mga eksperto pinamamahalaang upang magtipon ng isang prototype ngunit pagpopondo bilang bagong awtoridad tumigil.

kapanahon

Ang pagpapatuloy ng proyektong ito linya ay konektado sa ang mga gawain ng ZAO MCST. Sa kaayusan nito, ang nangungunang domestic mikroelektronschiki paggawa ng pangunahing taya sa paggamit ng microprocessor teknolohiya, nagsimula ang paglikha ng dalawang serye ng microprocessors at computer system na batay sa mga ito. Ang mga gawa ay pagkatapos ay nakatulong upang lumikha ng isang malakas na Russian processor "Elbrus" 2014 release.

Project batayan para sa unang serye ay ang open architecture Nasusukat Processor Architecture (SPARC), Ang tinukoy sa pamamagitan ng Sun Microsystems. Processors «R» family nalikha batay dito.

Ang batayan ng ikalawang serye ay ang orihinal na arkitektura ng "Elbrus", pagbuo ng mga prinsipyo na naaprubahan at inilatag sa IAC-3 (orihinal na ito ay tinatawag na "architecture E2k»). May ay ginawa ng apat na pangunahing uri ng mga processors. Kaya, ang "Elbrus" (CPU): paghahambing ng mga modelo ay ibinigay sa talahanayan sa ibaba.

"Elbrus-4c"

Isa sa mga pinakabagong mga matagumpay na pag-unlad ng kumpanya ay ang MCST processor "Elbrus-4c." Nito architecture ay batay sa mga orihinal na disenyo, na kung saan ay nagsilbi bilang isang batayang para microarchitecture VLIW. Para sa pagkalkula proseso responsable 4 cores 800 MHz, cache memory 2 MB sa bawat core.

Sa kabila ng maliwanag arkaismo sa mga tuntunin ng produksyon teknolohiya (malaki, maliit na dalas, proseso ng teknolohiya "ng huling siglo" 65 nm), isang electronic na kahusayan ng aparato ay maihahambing sa Intel series "i". Na may mas mababa kapangyarihan consumption (45W) ang pagpapalabas nito ay hanggang sa 50 Gflops. Para sa paghahambing, ang mga mas lumang modelo ng Intel Core i7-975 Extreme Edition ay may kapasidad na 53 Gflops sa mas mataas na dalas at kapangyarihan consumption. Ang modernong Russian processor "Elbrus" 2014 modelo ng taon ay ilagay sa pagsubok at lumabas sa mga serye.

"Elbrus-8C"

Tila na ang oras ng ebolusyon ay higit sa, ito ay ang turn ng ang rebolusyonaryo pambihirang tagumpay para sa mga domestic microelectronics. ZAO "MCST" kasama ang Institute of Electronic Control Machine ay binuo at ginawa ng isang bagong henerasyon ng mga disenyo ng engineering produkto. Para sa pang-industriya produksyon ng paghahanda ng processor "Elbrus 8c" na nilikha sa 28-nanometer proseso ng teknolohiya.

Ang aparato ay gagana sa magkasunod na may controller at ang pambansang pag-unlad KPI-2. Kahit na ang controller hanggang inilabas sa 65 nm proseso ng teknolohiya, ito ay sumusuporta sa tatlong Gigabit Ethernet network controller, 20 mga linya PCI-Express bus 2.0, walong 2.0 ng USB-port, walong SATA-ports. Pakikipag-usap sa ang processor ay 16 Gb / s.

teknikal na mga katangian

Tagagawa nagsiwalat ng mga pangunahing katangian ng "Elbrus" bagong system:

• Processor - 8 core na walang gipertredinga.
• Crystal laki - 350 mm ^2.
• Ikalawang antas ng cache para sa bawat core - 512 kV.
• ikatlong antas ng cache ay karaniwang - 16 MB.
• Pagpapatupad bawat cycle - 30 mga operasyon.
• Clock dalas - 1.3 GHz, kapag ang mga parameter ay garantisadong tuluy-tuloy na operasyon ng lahat ng nuclear walang limitasyong oras, kahit na isang daang porsyento load.
• Pagganap (Peak) - 250 Gflops.
• Power - 60-90 watts.
• License pagsasarili mula sa Intel, habang tinitiyak na suporta para sa mga pangunahing mga operating system na may x86 / x86-64 architecture.

Tulad ng iyong nakikita, ang Russian processor "Elbrus" ang pinakabagong henerasyon ng hanggang sa limang beses na mas produktibong kaysa sa mga modelo 4C.

arkitektura

Bilang isang mahalagang resulta ng kumpanya ZAO MCST binuo ang orihinal na arkitektura ng microprocessor "Elbrus". Ang processor ay naglalayong pag-maximize ng hardware resources para sa mga sukatan ng pagganap ng data. Sa pangkalahatang pag-uuri ito ay kabilang sa mga kategorya ng architecture, gamit ang prinsipyo ng isang malawak na pagtuturo ng salita VLIW (Very Large Instruction Word), ang tagatala bumubuo ng parallel pagpapatupad pagkakasunod-sunod ng mga grupo (wide pagtuturo salita), kung saan walang mga dependencies sa pagitan ng mga koponan sa loob ng pangkat at pinaliit ang pagdepende sa pagitan ng mga koponan sa iba't ibang mga grupo.

Kaya, Russian processor "Elbrus" highly ay gumagamit ng paralelismo sa antas ng mga operasyon ay naroroon sa code na programa. Ang resulta ay isang malaking architectural bilis sa pamamagitan ng paglabas ng parallelization apparatus function na likas superscalar architecture at ilipat ang mga ito pag-optimize ng compiler. Na ito ay humantong, at iba pang mga mahalagang mga tampok taglay na "Elbrus" architecture - mababang mga aparatong kapangyarihan consumption.

Kasama ng mabisang paggamit ng paralelismo sa arkitektura ng mga operasyon "Elbrus" device inilatag ipatupad iba pang mga uri (antas) ng paralelismo na likas sa proseso computing:

• problema concurrency sa multicomputer complexes;
• Concurrency control daloy sa shared memory;
• vector paralelismo.

Tugma sa x86 architecture

Bilang isang pangunahing kinakailangan sa architecture, mga developer sa una itinuturing na nagbibigay ng mahusay na binary compatibility sa mga nangingibabaw Intel x86 microprocessor architecture. Ito ay ipinatupad sa batayan ng isang nakatagong dynamic translation at ang kanyang pag kagamitan microprocessor "Elbrus". Ito rin ay tumutukoy sa mga katangian ng bagong domestic architecture ay ang pag-unlad ng hardware support secure na computing (programming module), makabuluhang pinapadali ang gawain ng mga programmer na lumikha ng malalaking mga sistema ng software na may limitadong deadlines.

praktikal na application

Kung saan ito ay binalak na gumamit ng Russian processors? Dapat itong nauunawaan na ang produktong ito ay dinisenyo na may isang solong layunin - upang magbigay ng isang self-sapat, independiyenteng ng supply at paglilisensya ng microelectronics at computer teknolohiya. Computers sa "Elbrus" processor na may isang mataas na antas ng kaligtasan at proteksyon mula sa mga virus ng computer sa demand sa industriya ng pagtatanggol, sa mga serbisyo ng seguridad, mga mahahalagang institusyon ng estado.

Samantala, ang sistema ay nagbibigay-daan sa mga karaniwang Windows at Linux, na kung saan ay bubukas ang paraan, kung hindi sa average consumer, na ang corporate sektor. MCST nag-aalok ng isang protektadong mga computer at mga server, na may kakayahang operating sa malupit na kapaligiran.