EK-SUPREME HF - COPPER ACETAL

EK-SUPREME HF - COPPER ACETAL

Признанный король среди процессорных водоблоков.

2 248 руб.
EK-COOLSTREAM RAD-XT (360)

EK-COOLSTREAM RAD-XT (360)

Линейка радиаторов серии CoolStream.

2 335 руб.
LAMPTRON FC TOUCH CONTROLLER -BLACK

LAMPTRON FC TOUCH CONTROLLER -BLACK

Lamptron FC Touch - позволяет управлять вашими вентиляторами прикосновением пальца.

2 499 руб.
KOOLANCE PMP-450S

KOOLANCE PMP-450S

Идеальное решение для систем водяного охлаждения.

3 644 руб.
topmods.net
Статьи

Современные отечественные процессоры как они есть

Содержание

  1. Супер-ЭВМ «Эльбрус»
  2. Рождение «убийцы»
  3. Elbrus — ничего лишнего
  4. Серия МЦСТ-R
  5. Не архитектурой единой
  6. Эпилог

ЭВМ «Урал»

Многие из вас, товарищи железячники, наверное, помнят скандал 2004 г., связанный с главным разработчиком отечественного процессора «Эльбрус» Борисом Бабаяном. Судя по комментариям СМИ, тогда фирма-разработчик была «сдана Intel без боя». Но так ли это?

Идея написания данной статьи возникла не на пустом месте. В последнее время в новостных сводках довольно часто стала проскакивать информация о перспективных российских разработках в сфере информационных технологий. И с высоких трибун прозвучало, что Россия нуждается в суперкомпьютерах — ведь от наличия у страны собственных высоконадежных супер-ЭВМ зависит безопасность государства.

И такие машины уже существуют. Примером современного российского суперкомпьютера может послужить принятый в эксплуатацию в 2008 г. вычислительный комплекс МГУ «СКИФ», имеющий производительность 60 Тфлопс. «Спору нет — вещица знатная, ручной работы, цены немалой», вот только в качестве основных вычислительных узлов (процессоров) в ней используются камушки интеловского производства. В гражданской сфере применение иностранной схемотехники, в общем-то, не возбраняется, но использование оной в национальной системе безопасности смерти подобно. А вдруг вражина лютая понаставит в свои чудо-процессоры так называемых закладок?

Обычно закладкой называют некую вредоносную схему, которая при определенных условиях нарушает нормальное функционирование ЭВМ. До сих пор сам факт существования таких схем постоянно подвергается сомнениям. Тем не менее, в 2007 г. один из изобретателей алгоритма шифрования RSA и широко известный криптограф Ади Шамир предложил способ атаки, позволяющий мгновенно взломать все системы, построенные на данных алгоритмах. Атака основана на предположении, что в процессор внесена закладка, которая выдает неверный результат при умножении двух определенных чисел. Обнаружение данного дефекта крайне проблематично как с помощью программного, так и с помощью физического исследования. Программным способом пришлось бы перебирать все варианты умножения, что практически невозможно. А из-за сложного устройства современных микросхем физическое исследование также затруднено. Дефект умножителя может быть внедрен, например, в процессоры, где производятся криптографические вычисления. Для проведения атаки достаточно знания пары чисел, являющихся секретным ключом дефекта умножителя, и всего одного подобранного сообщения. Можно вставить закладку-счетчик, которая через некоторое время после начала работы ЭВМ может выдать ошибку, приводящую к глобальному сбою системы.

Также возможна активация закладки с помощью радиосигнала. Для этого необходимо, чтобы вредоносная схема имела какой-либо выход на антенну-приемник, если, конечно, в устройстве, для которого предназначается процессор, таковая имеется. Данный способ активации довольно проблематичен, потому что объяснить заказчику назначение лишнего вывода микросхемы весьма затруднительно.

Гарантированно предотвратить внедрение электронных вредителей можно лишь одним способом — проконтролировать весь процесс создания микропроцессоров — от проектировки до изготовления. Только супер-ЭВМ, изготовленным на базе «проверенной» микропрограммной логики, можно поручить решать задачи, связанные с обеспечением обороноспособности государства.

Поэтому встает резонный вопрос: «Остались ли еще у нас отечественные предприятия по разработке и производству микропроцессоров?» Если бы мне его задали лет пять назад, я бы не задумываясь ответил отрицательно. И сильно бы ошибся. Не одни только иностранные разработчики способны делать процессоры общего назначения — мы тоже можем! Однако характеристики наших современных кремниевых изделий мы обсудим позднее. Для начала, чтобы понять суть дела, необходимо отправиться назад, в будущее. Так, кажется, я оговорился. Хотя…

Супер-ЭВМ «Эльбрус»

Итак, представьте: на дворе 1980 год — год олимпиады в златоглавой. Наши спортсмены показывают выдающиеся результаты, ставят несколько олимпийских и мировых рекордов, в общем, теснят соперника по всем фронтам. Однако в отечественной электронике намечается заметное отставание от «вероятного противника». Вычислительная мощь наших компьютеров оставляет желать лучшего, элементная база устарела, да и надежность многотонных вычислительных комплексов вызывает большие сомнения. А ведь от их производительности и бессбойности зависит обороноспособность государства. За семь лет до описываемых событий, в 1973 г., Институту точной механики и вычислительной техники (ИТМВТ) было поручено создание многопроцессорного вычислительного комплекса (МВК). И как раз в год олимпиады МВК «Эльбрус-1» прошел акт госприемки. Это был рекорд отечественной высокотехнологичной промышленности. МВК «Эльбрус-1» занимал огромный зал вычислительного центра, имел жидкостную систему охлаждения элементов ЦП и памяти. Производительность данного комплекса равнялась 15 млн операций деления в секунду (в СССР основной мерой производительности отечественных ЭВМ являлось количество операций деления в секунду. Именно эта операция была избрана как самая сложная из всех, где используется плавающая запятая). Безусловно, машина была неплохой, а если сравнивать с предыдущими ВК — так и просто отличной, но, к сожалению, в сравнении с западными образцами проигрывала по всем параметрам. Так, например, еще в 1974 г. американская компания Cray выпустила суперкомпьютер с производительностью 160 Мфлопс. Конечно, напрямую сопоставлять абстрактные операции с плавающей запятой с операциями деления нельзя, однако серьезное отставание отечественной супер-ЭВМ очевидно.

Конструкторы «Эльбруса»

Пытаясь сократить разрыв, наши разработчики, еще не закончив отладку одной системы, сразу приступают к проектировке следующей, и в 1985 г. запускают в серийное производство МВК «Эльбрус-2» с производительностью 125 млн операций в секунду. Но вот незадача — в этот же злосчастный 85-й год американцы завершают создание суперкомпьютера Cray-2 с производительностью уже 1,9 Гфлопс. Это была пощечина всему производственному и оборонному комплексу СССР. Разработка нового «Эльбрус-3» продолжалась, но основной акцент в разработке новых высокопроизводительных систем теперь делался в сторону серии «ЕС ЭВМ» — клона IBM System/360. По производительности эти системы, несомненно, уступали суперкомпьютерам Cray, но, в отличие от серии «Эльбрус», выпускать их в больших количествах не составляло труда. Элементная база и некоторые комплектующие активно закупались через подставные фирмы и страны третьего мира у той же IBM. Также плюсом было то, что программы, составленные для System/360 (читай «ЕС»), требовали в полтора-два раза меньше памяти, чем аналогичные для «БЭСМ-6» (читай «Эльбрус»). Это объяснялось удачной системой команд 360-й и последующих серий. Всего в рамках серии «ЕС ЭВМ» было выпущено свыше 15 000 компьютеров. Но даже самые совершенные из них имели довольно скромную производительность. Например, выпущенные в 1988 г. ЭВМ третьего ряда могли совершать лишь 15 млн операций в секунду. Количеством «задавить» империалистических ястребов-супостатов тоже не получилось.

Практически во всех историях разработки каких-либо новых устройств и технологий, которые начинаются во второй половине 20-го века в СССР, а заканчивается в начале 21-го в России, фигурирует фраза «к сожалению, с распадом СССР работы над проектом прекратились». Наша история — не исключение. Действительно, разработка новых систем на базе ЕС прекратилась в начале 90-х, а сами машины производились до 1998 г. Проектирование нового суперкомпьютера «Эльбрус-3» длилось вплоть до 1994 г., а затем было остановлено. Этот перспективный проект так же, как и предыдущие МВК «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2», имел суперскалярную архитектуру. Здесь, пожалуй, стоит сказать пару слов о том, что это и зачем нужно.

Организация параллелизма вычислений (т. е. параллельной обработки данных сразу на нескольких вычислительных узлах) всегда являлась основной задачей для всех разработчиков ЭВМ. Данная технология позволяет максимально загрузить все узлы машины для наиболее быстрого получения результата вычислений. Существует несколько типов параллелизма: на уровне битов, инструкций, данных и задач. В свете нашей статьи нам будет интересен в основном второй. Есть несколько типов архитектур, позволяющих распараллеливать вычисления.

В процессорах с векторной архитектурой, в отличие от скалярных, операндами некоторых команд могли выступать упорядоченные массивы данных — векторы. Для того, чтобы исполнить программу на данном процессоре, ее сначала нужно было векторизовать, на что тратились немалые системные ресурсы. Из-за своей узкой специализации эти машины не получили широкого распространения.

Суперскалярная архитектура сейчас наиболее популярна и развита. В данной модели планирование исполнения потока команд является динамическим и осуществляется самим вычислительным ядром. Таким образом, суперскалярная аппаратура динамически строит POE (plan of execution) на основе последовательного кода. Такой подход повышает сложность аппаратной реализации, но позволяет использовать суперскалярному процессору преимущества тех факторов, которые могут быть определены только во время выполнения.

Наиболее перспективным направлением в развитии параллельных вычислений многие считают технологию явного параллелизма. Она отличается от предыдущей тем, что решение о распараллеливании принимается не аппаратурой на этапе исполнения, а компилятором на этапе генерации кода. На основе этого метода были разработаны две архитектуры — VLIW и EPIC. VLIW предлагает точный план того, как процессор будет выполнять программу. Код POE создается статически во время компиляции. EPIC, являясь эволюцией предыдущей архитектуры, представляет собой микс суперскалярной и VLIW-моделей параллелизма. Одна из задач, которые ставили перед собой разработчики при создании EPIC, состояла в том, чтобы сохранить реализованный во VLIW принцип статического создания POE, но в то же время обогатить его возможностями суперскалярного процессора.

Но вернемся к основной линии повествования. Несмотря на печальную судьбу «Эльбруса-3», идеи, положенные в его основу, не умерли. В 1992 г. на базе ИТМВТ была создана компания ЗАО «МЦСТ», название которой расшифровывается как «Московский центр SPARC-технологий». Предприятие занимается проектированием процессоров, а начало свою работу оно с портирования архитектуры «Эльбрус-3» на кристалл интегральной микросхемы. Новый проц назвали Elbrus-2000, для друзей — просто E2K :-)

Рождение «убийцы»

Команду инженеров, занимавшихся разработкой перспективного микропроцессора, возглавил Борис Арташесович Бабаян. Откровенно говоря, в 90-е годы стране вообще было не до процессоров, тем более отечественного производства. В закромах родины еще оставалось гигантское количество типовых элементов замены для супер-ЭВМ предыдущего поколения, да и новых, требовательных к вычислительным ресурсам, проектов не намечалось. Поэтому работа над архитектурой E2K продолжалась тихо и мирно (читай — вяло) до 1998 г.

Именно в этом году все мировое сообщество узнало о том, что в России разработан современнейший, мощнейший, непревзойденнейший процессор Elbrus-2000. Об этом радостном событии со сцены Microprocessor Forum заявил сам Борис Арташесович, отметив, что на выпуск пробной партии потребуется 60 млн долларов. По его словам, Elbrus должен был стать самым производительным процессором в мире или, как тогда говорили, «убийцей Intel». Участники форума насторожились — мало ли чего там опять изобрели у себя в берлоге эти русские, от которых всего можно ожидать. А потенциальные инвесторы были просто в шоке, шутка ли — 60 млн, тогда как обычно пробный запуск ЦП вместе с разводкой стоит меньше миллиона. Инвестировать такую сумму в разработку Бабаяна никто так и не решился. И все опять стихло. До тех пор, пока в 2001 г. корпорация Intel не объявила о создании Itanium’а. Через год после этого события Бабаян опять решил напомнить миру о E2K. Он привел некоторые характеристики нового процессора и заявил, что нужно отыскать лишь каких-то 100 млн долларов для изготовления тестовой партии. Стоит отметить, что новый микропроцессор общего назначения должен был быть выполнен по 100-нанометровому техпроцессу, иметь частоту 3,0 ГГц (потом, правда, оную снизили до 1,2 ГГц) и кэш 3-го уровня. Характеристики по тем временам были довольно впечатляющие. Кстати, новыми разработками МЦСТ тогда заинтересовались еще и военные.

Резервы запчастей старых ВК, принятых «на вооружение» еще в советские годы, стремительно истощались — необходимо было переходить на новую элементную базу. Но выбор военных пал почему-то не на суперсовременный, по словам разработчиков, E2K, а на заурядный и слабый во всех отношениях R-100 разработки той же организации. Первая опытная партия этих микропроцессоров была изготовлена во Франции на фабрике ATMEL ES2 по технологии 0,5 мкм. Тестирование процессор прошел на рабочих станциях SPARCstation 10 и 20. Однако заказчик решил не запускать его в серию, а сделать редизайн на технологию 0,35 мкм, в ходе которого был разработан R-150. В отличие от 50-мегагерцевого R-100 новый процессор с частой 150 МГц был запущен в серийное производство. Вот только из-за отсутствия тогда в России предприятий, способных производить электронику по 0,35-микронной технологии, изготовлением этой модели занялись иностранные заводы. Но мы несколько отвлеклись от рассказа про «убийцу Intel».

Шло время. Количественные показатели нового Elbrus’а росли быстрее, чем царевич из сказки Пушкина. Шутка, конечно, но в каждой шутке есть доля правды. Складывалось такое впечатление, что параметры E2K высчитываются по правилу «взять характеристики самого производительного иностранного процессора и умножить на два». Постоянно менялся техпроцесс изделия. В любой произвольно взятый момент времени разработчики Elbrus требовали именно такой техпроцесс, который еще не был доступен. Кроме этого, создатели «чудо-проца» находили еще массу причин, чтобы оттянуть выход изделия, которому как-никак предстояло стать самым мощным процессором в мире. К тому же никто почему-то не хотел вкладывать в перспективный проект каких-то жалких 100 млн долларов. Вот чудаки, ей-богу :-)

В 2003 г. Бабаян дал интервью журналу «Домашний компьютер», в котором заявил, что с Intel не стоит даже пытаться конкурировать, как говорится — «присоединись или умри». Еще он сказал, что проблема утечки мозгов за границу — вовсе не проблема, а великое благо: специалист уехал и продолжает работать по специальности, набирает опыт, через некоторое время может и вернуться. Немногие тогда догадались, к чему он клонит. Уже через год печатные издания пестрели заголовками: «„Эльбрус“ сдан!», «„Эльбрус“ inside», «Intel приобретает „Эльбрус“». Как потом оказалось, никто никого не покупал — МЦСТ как был ЗАО, так им и остался. Изменился его штат: теперь на предприятии стало меньше на 500 рядовых сотрудников и одного академика РАН. Борис Арташесович не просто так рассуждал об утечке мозгов, и как только поступило предложение от Intel, он вместе с крупной группой специалистов собрал вещички и отчалил к чужим берегам. Интересно, что большинство из ушедших вместе с Бабаяном людей являлись разработчиками двоичных компиляторов. Дело в том, что создание двоичных и оптимизирующих компиляторов было коньком предприятия. Если разработка процессоров центру SPARC-технологий давалась, мягко говоря, не очень хорошо, то в разработке средств оптимизации и совместимости с IA-32 «мцестовцы» были асами.

Elbrus — ничего лишнего

Несмотря на то, что фирма лишилась доброй половины сотрудников и сменила руководство (кресло генерального директора теперь занимал А. К. Ким), дело пошло в гору. Вот только 100 млн долларов на изготовление E2K по-прежнему никто давать не собирался. Поэтому новое руководство МЦСТ, трезво оценив ситуацию, решило сначала выпустить «урезанную» версию мегапроцессора под названием E3K. Характеристики он имел гораздо более скромные: вместо 1,2 ГГц — всего 300 МГц, да и кэш 3-го уровня решили убрать. Как ни странно, на выпуск пробного экземпляра потребовалось на два порядка меньше денежных средств, чем запрашивалось ранее, и такую сумму собрать удалось. Долгое время характеристики сего творения не раскрывались, но много позже систему на базе E3K все-таки представили журналистам. Однако в «далеком» 2005 году «упрощенный Elbrus» являлся всего лишь тестовым экземпляром, в существование которого многие даже отказывались верить — настолько сильно подпортил репутацию российских разработчиков товарищ Бабаян.

Но, несмотря на все неурядицы, обстановка на предприятии постепенно стабилизировалась. Вычислительный комплекс «Эльбрус-90микро» сменил начинку: устаревшие R-150 были заменены на R-500. В 2007 году прошли госприемку процессоры R-500S и Elbrus, заканчивалась разработка системы на кристалле Elbrus-S. Характеристики всех этих изделий вы можете посмотреть в таблице. Мы же обсудим некоторые вопросы, связанные с самими процессорами и ВК на их основе.

Как было сказано выше, архитектура E2K (точнее ее упрощенная версия) получила свое воплощение в микропроцессорах Elbrus. В данный момент эти камушки предназначаются в основном для производства ВК «Эльбрус-3М1», а также других универсальных или специализированных вычислительных систем. Стоит отметить, что в Elbrus’е разработчикам удалось достичь довольно-таки хорошего отношения производительности к рассеиваемой мощности — 0,50 Гфлопс/Вт. Для сравнения, аналогичный показатель у четырехъядерного Intel Core i7-920 составляет 0,46 Гфлопс/Вт. Так что по этому параметру мы, что называется, «на уровне». Существует еще одна немаловажная особенность всей эльбрусовской серии процессоров. Широкое командное слово допускает одновременное выполнение 23 операций за такт. Заморский Itanium с его жалкими шестью операциями отдыхает! :-) На этом достоинства, пожалуй, кончаются. К недостаткам процессора можно отнести маленькую тактовую частоту, небольшой объем кэш-памяти 2-го уровня и откровенно грубый техпроцесс — целых 130 нм. Как утверждают разработчики, именно техническая норма производства стала основной причиной скромности характеристик E3K. Поэтому, прежде чем запускать в серию новый процессор Elbrus-S, необходимо было обновить техпроцесс. Что и было сделано.

По сравнению с предыдущей моделью, микропроцессор Elbrus-S является воплощением вычислительной мощи. Основной отличительной особенностью процессора можно читать размещение на кристалле средств и каналов связи для формирования многопроцессорных ВК, работающих на общей памяти. Также под крышкой корпуса камня скрываются два контроллера памяти DDR2-500. Общая схема системы на кристалле Elbrus-S выглядит следующим образом. Процессорное ядро соединено с системным контроллером, который, в свою очередь, подключен к двум контроллерам памяти, трем контроллерам процессорных каналов и контроллеру канала периферийных устройств. Такая архитектура изначально предполагает использование интегральных микросхем Elbrus-S в сложных мультипроцессорных комплексах. К сожалению, производительность даже этого, наиболее мощного отечественного микропроцессора, не является рекордной в общемировом масштабе. Она в полтора раза меньше, чем у Itanium 2. Причиной такого «проигрыша» можно считать более чем двукратное отставание по частоте от заморского соперника. Для того, чтобы повысить частотный потолок, в 2007 году руководителями МЦСТ было принято решение начать разработку процессора с технологической нормой 65 нм. Что из этого получится, покажет время.

Серия МЦСТ-R

Ну вот, с многострадальными Elbrus’ами вроде бы разобрались, теперь можно и о других отечественных разработках поговорить. Второй линейкой процессоров, выпускаемых МЦСТ в основном для вооруженных сил, является семейство МЦСТ-R. Если Elbrus — это «генерал», со своими особенностями и странностями, то камни серии R — это просто бойцы, рядовые солдаты, мало чем выделяющиеся на общем фоне. Тем не менее, большинство ВК построено именно на них. Процессоры семейства МЦСТ-R, использующие технологии SPARC v8, основаны на RISC-архитектуре с одним конвейером команд. Для связи процессоров друг с другом, с модулями памяти и устройствами ввода-вывода предусмотрена шина MBus. Основным ее назначением является обеспечение когерентности кэш-памяти процессоров в многопроцессорных структурах. В проектировании этих незамысловатых «работяг» участвовали студенты МФТИ и МИФИ, но не стоит думать, что «эрки» — исключительно «студенческий» проект. Возможно, эти процессоры и не вобрали в себя то количество инноваций, что есть у Elbrus, зато, имея открытую архитектуру SPARC v8, они стали воплощением «закладкоустойчивости». Военным были необходимы надежные ВК, и они их получили. До того же большинство вычислительных систем строилось на базе микропроцессоров R-150 — слабеньких камушков с частотой 150 МГц и кэшем 2-го уровня объемом 1 МБ. Причиной такой немощности являлся техпроцесс, составляющий целых 350 нм. Завод «Ангстрем» в Зеленограде мог производить кристаллы именно по такой технологии, и ни нанометром меньше.

Микропроцессор R-500 был разработан в начале 2000-х и имел более высокие характеристики. Частота увеличилась почти в три раза, вдвое вырос объем кэша первого и вчетверо — второго уровня, повысилась пропускная способность шины MBus. Итак, все в новом процессоре хорошо, все всем нравится — хоть сейчас отправляй новенький комплекс в войска! Если бы не одно большое «но» — техпроцесс. В этой модели оный составляет 130 неподъемных для отечественного завода «Ангстрем» нанометров. Конечно, можно было отдать выпуск R-500 на откуп иностранным производителям. Но можно ли доверять таким процессорам управление стратегическими оборонными системами (не забываем про вездесущие закладки)? Ответ будет, несомненно, отрицательный. Поэтому для развертывания отечественного 130-нанометрового производства в Зеленограде российские изготовители закупают у AMD завод Fab 30. Системы на базе R-500 существуют уже сейчас, правда, применяются они в нестратегических системах вооружений.

В роли отечественного SPARC-двухъядерника выступает ЦП R-500S. Его микросхема представляет собой двухпроцессорную систему на кристалле со встроенным кэшем второго уровня, контроллером оперативной памяти и контроллерами периферийных каналов. Микропроцессор R-500S предназначается для создания носимых и встроенных высокопроизводительных одноплатных ЭВМ. В микросхеме реализованы функции и режимы, обеспечивающие организацию параллельных вычислений, создание многомашинных комплексов, исправление одиночных и обнаружение двойных ошибок во встроенной и оперативной памяти.

А теперь внимание — только у нас и только сейчас, удивительный и неповторимый номер: четыре процессора R-500S превращаются… в систему на кристалле МЦСТ-4R. Ладно, теперь серьезно. Микросхема, построенная на базе R-500S, представляет собой четырехъядерную систему со встроенным общем кэшем 2-го уровня, контроллером когерентности, системным коммутатором и контроллерами межсегментного обмена. МЦСТ-4R и разрабатываемые на ее базе процессорные модули серии «МВС4» рекомендуются к использованию в высокопроизводительных ВК для автоматизированных систем управления, а также в одноплатных носимых ЭВМ. Микросхема работает на частоте 1 ГГц, потребляя при этом 10 Вт. Сделана она по технологии 90 нм (8 слоев металла). Производительность системы на кристалле МЦСТ-4R равняется 1,6 Гфлопс, что в четыре раза больше, чем у R-500S. Возможно, некоторые читатели удивятся — как эффективность работы проца может зависеть от количества ядер линейно? Естественно, такая закономерность будет наблюдаться далеко не во всех случаях. Для того чтобы линейное возрастание производительности с увеличением числа арифметико-логических устройств стало возможным, необходимо иметь ПО, поддерживающее максимально возможную степень распараллеливания (чтобы загрузить все ядра). Программное обеспечение «Эльбрус» позволяет эффективно использовать все АЛУ четырехядерника МЦСТ-4R, что не может не радовать.

Модель процессора

Elbrus

Elbrus-S

R-150

R-500

R-500S

МЦСТ-4R

Тактовая частота

300 МГц

500 МГц

150 МГц

500 МГц

500 МГц

1 ГГц

Количество ядер

1

2

1

1

2

4

Производительность

2,4 Гфлопс

4,0 Гфлопс

N / A

0,2 Мфлопс

0,4 Мфлопс

1,6 Гфлопс

Кэш команд

64 КБ

64 КБ

8 КБ

16 КБ

16 КБ

16 КБ

Кэш данных

64 КБ

64 КБ

16 КБ

32 КБ

32 КБ

32 КБ

Кэш 2-го уровня

256 КБ

2 МБ

1 МБ

4 МБ

512 КБ

1,5 МБ

Техпроцесс

130 нм

90 нм

350 нм

130 нм

130 нм

90 нм

Количество транзисторов

78 млн

90 млн

3 млн

5 млн

51 млн

150 млн

Теплопакет

< 6 Вт

~10 Вт

< 4 Вт

< 1 Вт

< 5 Вт

~10 Вт

К сожалению, формат статьи не позволяет рассказать о многочисленных вычислительных комплексах на базе МЦСТовских процессоров — это отдельная тема. Я, с вашего позволения, лишь назову некоторые из них. На базе камней Elbrus построены ВК «Эльбрус-3М1», а с использованием процессоров серии МЦСТ-R собраны все без исключения ВК «Эльбрус-90микро». Комплексы выполнены в различных исполнениях: шкафном, персональном, перебазируемом, высокозащищенном и носимом. Носимая ЭВМ есть не что иное как ноутбук. Изучая его характеристики, я наткнулся на параметр ударопрочности. Вы, наверное, мне не поверите, но «наши ноутбуки настолько суровые», что выдерживают однократные удары с ускорением 100g!

Не архитектурой единой

Действительно, архитектуре E2K в нашей статье уделялось немало внимания, но ведь работа МЦСТ как предприятия является очень разнонаправленной и не заключается только лишь в поиске новых схемотехнических решений. Наверное, наиболее внимательные читатели заметили, что корпорацию Intel в первую очередь заинтересовали исследования МЦСТ в области создания битовых компиляторов, а вовсе не прогрессивных архитектур процессоров. На самом деле, программное обеспечение со свежим, оригинальным и неожиданным названием «Эльбрус» держится на двух китах: оптимизирующем и битовом компиляторе.

Оптимизирующий компилятор (ОК) позволяет достигать предельной производительности при использовании параллельных аппаратных ресурсов. Он способен успешно распараллеливать как вещественные, так и целочисленные приложения. Например, при обработке какой-либо программы с циклом работа оптимизирующего компилятора будет выглядеть следующим образом. Сначала будут проанализированы зависимости внутри одной итерации, потом между итерациями. Далее компилятор приступит к распараллеливанию и конвейеризации всего цикла. «На выходе» получается параллельный код, состоящий из некоторого количества широких команд архитектуры «Эльбрус». Использование ОК, например, для распараллеливания кода программы просмотра изображений ijpeg, позволяет «упаковывать» 140 операций в 15 машинных тактов (для каждой итерации основного цикла данной задачи).

Второй основной составляющей ПО «Эльбрус» является система битовой компиляции. На ее базе возможно исполнение как привилегированных, так и непривилегированных кодов архитектуры x86, включая операционные системы MS-DOS, Windows и Linux. Система битовой компиляции представляет собой программное дополнение к микропроцессору Elbrus, образуя слой полной двоичной совместимости с архитектурной платформой x86. Любые операционные системы и приложения, представленные в кодах x86, работают выше этого слоя, не подозревая о его существовании и воспринимая пару «Elbrus — система битовой компиляции» как обычный x86-микропроцессор. Эффективность исполнения приложений обеспечивается за счет скрытого оптимизирующего двоичного транслятора. Он находит наиболее «горячие» куски кода x86 и преобразует их в широкие команды архитектуры «Эльбрус».

Эпилог

Ситуация на момент конца 2008 года: подписан контракт на поставку ста ВК «Эльбрус-3М» для нужд российской противоракетной и противовоздушной обороны (комплексы С-300 и С-400) и в интересах специфических ведомств, занятых криптографическими исследованиями. Достигнуты принципиальные договоренности по планам развития производства и проектировки процессоров до 2018 г. с постепенным переходом к технологическим нормам 32 нм. По некоторым данным, начата разработка нового восьмиядерного микропроцессора МЦСТ-8R для ВК, которые планируется устанавливать на российские истребители 5-го поколения ПАК ФА. Постоянно наращивающийся темп госзакупок отечественных ВК в будущем не только позволит оставаться МЦСТ «на плаву» сколь угодно долго, но и простимулирует дальнейшее развитие предприятия. На потребительском же рынке отечественные процессоры вряд ли смогут потеснить продукцию таких гигантов «камнестроения» как Intel и AMD. Если и произойдет сие чудо, то очень-очень не скоро. Так что, как говорил один смышленый прапорщик: «Обязательно бахнем!.. — Но потом.»

Комментарии:

  • Опубликованы характеристики процессоров Trinity

    Упомянуто шесть моделей

    «14» февраля 2012
  • AMD опубликовала свои ближайшие планы в отношении выпуска новых поколений процессоров

    Охвачены 2012 и 2013 годы

    «06» февраля 2012
  • Обнародован график выхода видеокарт Southern Islands

    В MSI допустили утечку информации

    «01» февраля 2012
  • Состоялся релиз видеокарты Radeon HD 7950

    Никаких неожиданностей

    «31» января 2012
  • Первый двухъядерный процессор Ivy Bridge выйдет в мае

    Это будет Core i5-3470T

    «30» января 2012