"Elbrus" - Rusya'da işlemci. Özellikler ve tarihçesi

başladığından bu yana bilgisayar teknolojisinin ülkemizde, yüksek performanslı sistemlerin tasarımı ulusal biliminin en önemli amaçlarından biri olarak kabul edilmektedir. Rus mikroişlemciler temelinde yeni bir gelişmeyi uygulamaya gerek - 90'lı yana çalışma kökten yeni durumla ilişkili bulundu. Sonuç "Elbrus" oluşturuldu - onun bilgi işlem gücü, işlemciyi en iyi yabancı modellere aşağı değildir.

yaratılış Tarihçesi

Şu anda, dünya çapında sadece birkaç ülke kendi tasarımı bir mikroişlemci ile bilgisayarları tasarlıyorsunuz - ABD, İngiltere, Japonya ve Çin'de. Güvenlik ve ithal ikamesi olan Rusya da silahlı kuvvetler, kolluk kuvvetleri, yönetim ve eğitim gereksinimlerini karşılamak için yeterli olan bir işlemci gerektirdiği açıktır. Olası bir - ve ürünün ticarileştirilmesi. Sekiz işlemcili "Elbrus 8c": Moskova Merkezi Kıvılcım-Teknoloji bilim adamları ve mühendislerin aktif çalışma yıllar sonra (MCST) 2014-15 yılların son gelişme sunmak çekinmez. Ama bu tarihi olaydan önce teorik hesaplamalar ve pratik araştırma uzun bir yol geçti.

bilgisayar teknolojisinin gelişmesinde SSCB olağanüstü öneme biz akademik çalışma S. A. Lebedeva var. Hassas Mekanik Enstitüsü ve Bilgisayar Teknolojisi (ITM ve VT) Bilimler Akademisi kendisine liderliğindeki grup tarafından oluşturulan elektronik bilgi işlem makineleri (bilgisayarlar) birinci tüpünden devreyi entegre yüksek hızlı makinelere - onbeş modelleri.

"Elbrus-1"

sonradan Rus işlemci "Elbrus" somutlaşan mimari çizgilerin fikri, 1969 yılında doğdu. gelişme nedeni stratejik sistemlerin ihtiyaç "düşünselleştirme" oldu. baş tasarımcı VS Burtsev, bilgisayar bilimi, daha sonra akademisyen seçkin bir uzman haline geldi.

1979 yılında, ITM ve VT devlet komisyonu çok işlemcili işlem kompleksi "Elbrus" (IAC) ilk nesil tarafından temsil edilmiştir. İşlemci TTL mantığa göre tasarlanmıştır. silah endüstrisinde kullanılan sistem.

"Elbrus-2"

MVK geninden ikinci nesil "Elbrus" Altı yıl sonra, başarıyla testi geçti. işlemci ve yeni eleman tabanı tamamen ulusal kalkınma idi. Sistem, bir yüksek hızlı dayanan entegre devreler iki kutuplu mantık IC-100 serisi ile. desyatiprotsessornoy yapılandırmasında Performans "Elbrus-2" ikinci 125 Değirmen. Başına oldu.

ERM artış güvenilirliği ile modüler bir biçimde inşa edilmiştir. hız ve kompleksin esnekliği sayesinde stratejik sistemlerin kilit tesislerinde yıllarca kullanılmıştır. zamanı özelliklerine için benzersiz hesaplama işleminin organizasyonunda ERM uygulama ve gelişmiş birçok fikrin gelişimini elde etti.

"Elbrus-3"

Bir sonraki aşama (1986-1994) MVK "Elbrus" üçüncü nesil kurulmasıdır. Daha mükemmel - işlemci artık daha güçlü elektronik parçalar olduğunu. Proje yöneticisi Bilimler Akademisi B. A. Babayana üyesi tekabül seçilmiş. Bu arada, o MVK geninden gelişmesi "Elbrus-1" ve "Elbrus-2" temel katkılarda bulundu.

ERM'nin ikinci nesil uygulanan Superscalar mimarisini avantajlarını ve dezavantajlarını geliştirilen değerlendiren Boris Artashesovich geniş emir sözcüğü kavramının daha gelişmiş uygulanmasını önerdi. uzmanların Birliği yıkılmadan önce yeni yetkililerin durdu gibi bir prototip ama fon monte başardı.

çağdaş

Bu proje hattının devamı ZAO MCST faaliyetleri ile bağlantılıdır. onun yapısında, mikroişlemci teknolojisinin kullanımı ile ilgili temel bahis yapma önde gelen yerli mikroelektronschiki, bunlara dayalı mikroişlemci ve bilgisayar sistemlerinin iki seri oluşturmaya başladı. Bu eserler daha sonra güçlü bir Rus işlemci "Elbrus" 2014 salınımını oluşturmak için yardımcı olunur.

İlk serisi için Proje temeli Sun Microsystems tarafından belirlenen açık mimarisi Ölçeklenebilir İşlemci Mimarisi (SPARC) oldu. İşlemciler «R» aile bunu temel oluşturulmuştur.

İkinci serinin temelinde (aslen bu "mimari e2k» denirdi) onaylanmış ve IAC-3'te belirtilen edilmiş ilkeleri geliştirmenin "Elbrus" özgün mimarisi oldu. işlemcilerin dört temel tipi vardır yaratıldı. Bu nedenle, "Elbrus" (CPU) modellerin karşılaştırılması, aşağıdaki tabloda verilmiştir.

"ELBRUS-4c"

Şirketin son başarılı gelişme biri MCST işlemci "Elbrus-4c" idi. Onun mimarisi mikro mimarisi VLIW için bir üs olarak hizmet özgün tasarım dayanmaktadır. Hesaplama için sorumlu 4 çekirdekler 800 MHz, önbellek her çekirdek üzerine 2 MB işler.

üretim teknolojisi (65 nm "son yüzyılın" büyük, küçük frekans, işlem teknolojisi) cinsinden belirgin arkaizm rağmen, bir elektronik cihaz verimliliği Intel dizisi "I" ile karşılaştırılabilir. daha az güç tüketimi ile (45W) performansı 50 Gflops kalmıştır. Karşılaştırma için, eski model Intel Core i7-975 Extreme Edition, çok daha yüksek frekanslarda ve güç tüketiminde 53 Gflops kapasitesine sahiptir. Bu modern Rus işlemci "Elbrus" 2014 model yılı testi koymak ve seri olarak çıktı edildi.

"Elbrus-8C"

Bu evrim zamanı sona erdiğini görünüyor yerli mikroelektronik için devrimci atılımın dönüş oldu. Elektronik Kontrol Makineleri Enstitüsü ile birlikte ZAO "MCST" geliştirilmiş ve mühendislik ürün tasarımları yeni nesil üretti. 28 nm proses teknolojisi üzerinde oluşturulan işlemci "Elbrus 8c" hazırlanması sınai üretim için.

Cihaz kontrolörü ve ulusal kalkınma KPI-2 ile birlikte çalışacaktır. 65 nm üretim teknolojisine yayımlanan kadar kontrolör, üç Gigabit Ethernet ağ denetleyicisi, 20 satır desteklese de PCI-Express veriyolu 2.0, USB port sekiz 2.0, sekiz SATA-portları. işlemci ile iletişim 16 Gb / s.

teknik özellikleri

Üretici "Elbrus" yeni sistemin temel özelliklerini ortaya koymuştur:

• İşlemci - gipertredinga olmadan 8 çekirdek.
• Kristal boyutu - 350 ^mm2.
• her çekirdek için ikinci seviye önbellek - 512 kV arasındadır.
• Üçüncü seviye önbellek yaygındır - 16 MB.
• döngüsü başına Yürütme - 30 operasyonları.
• Saat frekansı - 1.3 GHz, tüm nükleer sınırsız zamanın bu parametreler garantili kesintisiz çalışma, bile yüzde yüz yükü.
• Performansı (Tepe) - 250 GFLOPS.
• Güç - 60-90 watt.
• Intel'den Lisans bağımsızlık x86 / x86-64 mimarisi ile önemli işletim sistemleri için destek sağlarken.

Gördüğünüz gibi, Rus işlemci "Elbrus" 4C modelden daha üretken fazla beş kez son nesil.

mimari

Şirketin önemli sonucu olarak ZAO MCST mikroişlemci "Elbrus" özgün mimarisini geliştirmiştir. İşlemci performans ölçütleri veri donanım kaynakları maksimize amaçlanmaktadır. Genel sınıflandırmada bir geniş emir sözcüğü VLIW (çok büyük Talimat Word) derleyici grupları paralel yürütme dizisi (geniş kullanım kelimeler) için oluşturur, burada bir grup içindeki takımlar ve minimize bağımlılığı arasında herhangi bir bağımlılık yoktur prensibi kullanılarak, mimari kategorisine aittir farklı gruplarda takım arasında.

Bu nedenle, Rus işlemci "Elbrus" yüksek operasyon düzeyinde paralellik kullanan bir program kodu bulunur. Sonuç doğal superscalar mimarileri paralelleştirme cihaz fonksiyonlarının salınması büyük mimari hızı ve derleyici optimize aktarın. Bu led ve diğer önemli özellikleri doğuştan "Elbrus" mimarisi vardır - düşük güç tüketimi cihazları.

işlemlerin mimarisinde paralellik etkin kullanımı ile birlikte "Elbrus" aygıt belirtilen işlem sürecinde doğal paralellik diğer türleri (seviyeleri) uygulanması:

• çok bilgisayarlı komplekslerinde eşzamanlılık problemleri;
• Eşzamanlılık kontrolü paylaşılan bellek akar;
• Vektör paralellik.

x86 mimarisi ile uyumlu

mimaride temel gereksinimi olarak, geliştiriciler başlangıçta baskın Intel x86 mikroişlemci mimarisi ile verimli ikili uyumluluk sağlanması düşünülmektedir. Bu bir gizli dinamik çeviri ve onun destek ekipmanları mikroişlemci "Elbrus" temelinde uygulanmaktadır. Ayrıca önemli ölçüde sınırlı süreler ile büyük yazılım sistemlerini oluşturmak için kullanıcıların işini kolaylaştıran, yeni iç mimari özellikleri donanım desteği güvenli bilgi işlem (programlama modülü) gelişmesidir belirler.

pratik uygulama

Nerede Rus işlemcileri kullanmak planlanmaktadır? Bir kendine yeterli, mikroelektronik ve bilgisayar teknolojisinin arz ve lisans bağımsız sağlamak - ürünün tek bir amaç ile tasarlanmış olduğu anlaşılmalıdır. güvenlik hizmetlerinde savunma sanayinde talep güvenliği ve bilgisayar virüsleri yüksek koruma seviyesine sahip "Elbrus" işlemci üzerinde Bilgisayarlar, önemli devlet kurumları.

Bu arada, sistem ortalama tüketici için değilse, o reel sektör yol açan, her zamanki Windows ve Linux verir. MCST zorlu ortamlarda çalışabilen bir korumalı bilgisayarlar ve sunucular sunmaktadır.