EK-SUPREME HF - COPPER ACETAL

EK-SUPREME HF - COPPER ACETAL

Признанный король среди процессорных водоблоков.

2 248 руб.
TFC FITTING STRAIGHT G1/4' THREAD 9.5/12.7 HIGH FLOW-SILVER

TFC FITTING STRAIGHT G1/4' THREAD 9.5/12.7 HIGH FLOW-SILVER

Cпециально разработанный для использования в СВО компрессионный фитинг.

100 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 ВК для оборонщиков и не только

Содержание

  1. МЦСТ на распутье
  2. Эльбрус-90микро
  3. Эльбрус-3М1
  4. Подведем итоги

В предыдущей статье были рассмотрены тенденции развития отечественной вычислительной техники, упомянуты некоторые моменты, связанные с процессом создания архитектуры E2K.Также мы познакомились с разработками компании МЦСТ в области процессорных архитектур. Сегодня мы продолжим развивать эту тему.

Помню, лет эдак восемь назад ехал ваш покорный слуга в метро и увидел красиво оформленный рекламный лист, на котором сочными голубыми буквами было написано: «Depo Ego — мы их сделали!», а чуть ниже красовалась надпись «Depo — отечественный производитель персональных компьютеров». Из вагона я тогда вышел, радостно пританцовывая и бормоча себе под нос, что-то типа «Накася-выкуси, дядя Сэм — не один ты умеешь компы делать!»

Где-то около недели я продолжал делиться с друзьями сей радостной вестью, пока не позвонил мне один знакомый и не поблагодарил за то, что я посоветовал ему просто-таки отличную фирму. Поинтересовавшись, что именно ему так понравилось в «депошном» компьютере, я был просто сбит с толку. Как такое может быть, чтобы в отечественном компьютере процессор был интеловским? Проследовав на сайт изготовителя и убедившись, что друг ничего не попутал, я начал изучать остальные модели «отечественных» ПК. Убедившись, что никаких отечественных железяк в красивых корпусах не наблюдается, я вдруг понял, что ребята из Depo никаких «отечественных» компьютеров не изобретали, а просто очень грамотно организовали рекламу своей продукции.

МЦСТ на распутье

Собственно, для чего я это всё вам рассказал? А для того, чтобы вы, товарищи железячники, поняли, что у компании МЦСТ был выбор — изначально «приспособить» свои процессоры и материнские платы под иностранные комплектующие или разрабатывать вычислительные комплексы исключительно на отечественной схемотехнической базе.

В итоге выбор пал на второй вариант. Такое решение было обусловлено пожеланием основного заказчика МЦСТ — Министерства Обороны. Вояки, как обычно, перестраховывались и ратовали за полное отсутствие вредоносных «закладок». Правда, «с нуля» всё проектировать, конечно, не стали, потому как некоторым «сомнительным» элементам и узлам ЭВМ всё-таки можно доверить выполнение боевых задач. Например, достаточно легко можно проверить работоспособность и отказоустойчивость запоминающих устройств, однако провести глубокий анализ логических схем чипсета довольно проблематично.

Очевидно, исходя из подобных рассуждений, разработчики составили «черный список» компонентов ЭВМ, в которых недопустимо использование иностранных схемотехнических элементов. В него попали процессор, материнская плата, графический адаптер, почти все платы расширения (ввиду ограниченности сферы применения периферийных устройств), блок питания и корпус ЭВМ.

Напомню, что на дворе — середина 90-х, страну всё ещё лихорадит после недавних потрясений, поэтому никто денег на разработку высокотехнологичной аппаратуры выделять не собирается. Разработчикам МЦСТ пришлось находить выход из положения, рассчитывая лишь на собственные силы.

И выход из положения был найден, он был оригинален, прост, как всё гениальное, а главное устраивал основного заказчика — Министерство Обороны. ПЛИС. Те, кто понял всё сразу, прочитав эту аббревиатуру, могут тихо порадоваться, для остальных же я сейчас поясню суть этого нестандартного технического решения.

Микросхемы программируемой логики, или ПЛИС (программируемые логические интегральные схемы) — одно из наиболее быстро развивающихся направлений современной цифровой электроники. Популярность данной технологии объясняется востребованностью в настоящий момент узкоспециализированной аппаратуры для автоматизированного управления производством.

Основным достоинством ПЛИС принято считать возможность перепрограммирования оных в зависимости от решаемых задач. Благодаря этой особенности цикл разработки устройств на ПЛИС занимает в разы меньше времени и несоизмеримо дешевле (из-за того, что изменение принципиальной электрической схемы не подразумевает выпуска нового тестового образца на этапе отладки) по сравнении с традиционными методами.

В наиболее типичном варианте ПЛИС состоит из прямоугольной матрицы конфигурируемых логических блоков (configurable logic blocks, CLB), между которыми располагаются программируемые трассировочные линии. Как известно, любую логическую функцию можно описать таблицей истинности. Например, функция четырёх переменных может быть описана таблицей, состоящей из 16 строк. Поэтому каждый CLB включает в себя несколько ЗУ (обычно с организацией 16×1 или 8×1 ячеек), в которые разработчик через САПР загружает таблицы истинности выбранных им логических функций. Для объединения между собой нескольких CLB используются блоки PSM (programmable switching matrix), построенные на полевых транзисторах — ключах.

В зависимости от того, какая память (энергозависимая или нет) используется для хранения информации о конфигурации CLB и PSM, ПЛИС делят на два вида. Первый — FPGA (field programmable gate array), который требует инициализации каждый раз после включения питания, — отличается сравнительно невысокой стоимостью. Чипы CPLD (complex programmable logic device) от синдрома под названием «девичья память» спасает энергонезависимое ЗУ типа flash или EEPROM. Они наиболее часто используются в специализированных системах управления и обработки информации.

Несмотря на такие очевидные недостатки ПЛИС, как низкое быстродействие или необходимость инициализации перед началом работы (в случае FPGA), чипы с надписями «ALTERA» и «Xilinx» всё чаще можно встретить внутри специализированных компьютеров.

 

Используя ПЛИС можно построить любую логическую схему (например, различные контроллеры, графические чипы и схемы управления). При этом экономятся гигантские средства, которые обычно разработчики тратят на проектирование оригинальных чипов, разводку элементов и выводов схемы. С ПЛИС всё становится в разы проще. Схему можно создать в специальном редакторе САПР (система автоматизированного проектирования), а потом загрузить в ПЛИС. Конечно, сильно страдает быстродействие, зато существенно упрощается процесс создания и уменьшается тепловыделение разработанных узлов ЭВМ.

Итак, чипы, как мы выяснили, можно создать, используя программируемые логические схемы, однако проектирование и разводку печатных плат сотрудникам МЦСТ пришлось осуществлять самостоятельно. Эту задачу проектировщики, среди которых было большое количество опытных конструкторов, выполнили достойно, разработав целое семейство платформ для различных вычислительных комплексов (ВК), о которых мы сейчас и поговорим.

Как вы узнали из предыдущей статьи, компания МЦСТ разрабатывает две линейки микропроцессоров — Elbrus и МЦСТ-R. Процессоры первой линейки являются просто-таки воплощением оригинальности и спроектированы на основе архитектуры советских ЭВМ серий «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2». МЦСТ-R базируются на открытой архитектуре SPARC V8, имеют меньшую производительность, но значительно дешевле и легче в производстве, так как построены на базе стандартной библиотеки элементов. Поэтому, когда Министерство Обороны решило начать переоснащение армии новыми ВК, выбор пал на ЭВМ с «каменным сердцем», построенным на основе технологий SPARC. Название новый комплекс получил «Эльбрус-90микро».

Эльбрус-90микро

На настоящий момент существует около десятка вариантов исполнения данного ВК, которые в значительной степени отличаются друг от друга не только размерами корпуса, но и его наполнением. Изначально все комплексы выпускались на базе процессоров R-150, но с появлением новых производственных мощностей (об этом было рассказано в предыдущей статье) устаревшие «стопятидесятки» заменили на R-500. Перейдём к рассмотрению ВК на основе микропроцессоров МЦСТ-R.

Наиболее востребованными в настоящее время являются перебазируемые вычислительные комплексы. Дело в том, что с развитием ЭВМ и переходом их на микропроцессорную базу, появилась возможность построения мобильных ВК. Конечно, некоторые из вас сейчас, наверное, улыбнулись, вспомнив про своего раскладного плоского помощника (то бишь ноутбук), но в армейском деле всё опять-таки не так просто и очевидно, как кажется. Представьте себе картину: на позиции в степи Поволжья выдвигается дивизион С-300, а в кузовах военной техники, набитых суровой радиоэлектроникой, в качестве вычислительных модулей установлены ноутбуки или, скажем, баребоны.

Во-первых, сии девайсины могут просто не доехать до пункта назначения: от тряски могут отказать НЖМД, нарушиться цепи питания или целостность системы охлаждения. Во-вторых, в виду того, что корпуса устройств гражданского назначения, как правило, не являются герметичными, возможно попадание пыли или влаги внутрь ЭВМ, что может сильно повредить работе ВК. В-третьих, аппаратура, устанавливаемая на военную технику, должна иметь мощную защиту от электромагнитных импульсов, чем гражданская продукция похвастаться не может. По этим причинам возникает необходимость построения особенной, не похожей на обычные компьютеры и ноутбуки системы, способной выдерживать серьёзные нагрузки.

Перебазируемый вычислительный комплекс «Эльбрус-90микро» выпускается в двух исполнениях: шкафном и в конструктиве Евромеханика. Шкафной вариант предназначен для использования в мобильных системах управления и обработки информации. Такой комплекс представляет собой герметичный, теплоизолированный шкаф, обеспечивающий пыле- и влагозащиту, а также имеющий системы подогрева и термостатирования.

Электронное оборудование ВК размещено в высокопрочных шасси конструктива, обеспечивающего стойкость к вибро- и ударным нагрузкам. Система электропитания комплекса устойчива к перебоям электроснабжения со стороны первичной электросети. Комплекс включает четыре микропроцессора R-150, соединённых с контроллером памяти 64-битной шиной MBus с частотой 50 МГц. Объём оперативной памяти может ВК варьируется от 256 до 1024 МБ, а дисковой — от 2 до 36 ГБ.

С помощью моста высокопроизводительная шина MBus взаимодействует с менее скоростной шиной расширения SBus, к которой (через соответствующие контроллеры) подключаются различные периферийные устройства. В комплектацию ВК входят 17-дюймовый ЭЛТ-монитор с разрешением 1024×768, принтер и суровая клавиатура с не менее суровым указательным устройством — трекболом. Кстати, выбор такого необычного устройства ввода информации обусловлен опять же областью применения данного перебазируемого комплекса: «Эльбрус-90микро» входит в состав средств управления зенитной ракетной системы С-400, где оператору приходится работать в условиях недостатка места и наличия вибрации, поэтому выбор трекбола в качестве указательного устройства вполне оправдан. Комплекс обеспечивает возможность работы под управлением операционных систем «Эльбрус90», «Эльбрус», МСВС («Мобильная система вооружённых сил»), разработанных на основе GNU/Linux. Масса всего ВК составляет 420 кг (привет, восьмидесятые :-), а энергопотребление — 400 Вт.

На этом с первым вариантом «Эльбрус-90микро» мы закончили, а вот прежде чем перейти к описанию ВК, собранных в констуктиве Евромеханика, необходимо обсудить саму концепцию построения подобных комплексов.

Система Евромеханика представляет собой конструктив, предназначенный для размещения стандартных плат, модулей (кассет) и прочих конструкций, унифицированных по высоте (U), ширине (TH) и глубине. В данной системе принят интерфейс на базе разъемов стандарта DIN 41612, которые устанавливаются либо винтами непосредственно на профилях корзины, либо на печатных платах — в один ряд (для плат высоты ЗU) или в два ряда (для плат высоты 6U). Таким образом, совмещая различные модули формата 6U, можно конфигурировать систему в соответствии с поставленными задачами. Используя одновременно Евромеханику и шину cPCI, можно достичь отличных показателей «гибкости» и ремонтопригодности (разъём compactPCI позволяет использовать «горячее подключение» плат) конструкции.

Теперь можно и перейти к описанию «евромеханического» перебазируемого ВК, вобравшего в себя все достоинства модульного принципа построения.

Эта версия «Эльбрус-90микро» не имеет практически ничего общего с предыдущей и отличается от ней как снаружи, так и изнутри. Корпус непосредственно ВК (без учёта короба с монитором и печатающего устройства) в десять раз меньше, чем корпус перебазируемого ВК в шкафном исполнении. Несмотря на значительное сокращение объема корпуса, производительность оного не только не снизилась, но даже выросла примерно в 3,5 раза.

Столь серьёзный рост производительности объясняется тем, что четыре устаревших во всех отношениях микропроцессора R-150 уступили место более совершенным R-500. Два процессора из четырёх установлены непосредственно на микропроцессорном модуле MV/C, а оставшаяся пара нашла себе пристанище на мезонинном модуле, подключаемом к системной шине MBus.

Сама шина MBus (имеющая частоту 100 МГц) осуществляет связь с шинами расширения посредством северного моста, включающего в себя контроллер памяти SDRAM. Всего комплекс может поддерживать до 1024 МБ оперативной и не менее 36 ГБ дисковой памяти. Модули графических карт (до двух) и интерфейсные модули соединяются с основным системным модулем MV/C, используя протоколы шин PCI и SBus. Остальные периферийные устройства подключаются через локальную шину EBus к южному мосту. Потребление всего комплекса подросло, составив в полной нагрузке 650 Вт. Однако его система питания может не только справляться с большими перепадами напряжения, но еще и осуществлять электроснабжение ВК, получая на входе либо 220 В переменного, либо 27 В постоянного тока.

«Эльбрус-90микро» в конструктиве Евромеханика существует в 4- и в 8-слотовом вариантах. Они различаются лишь объемом корпуса, мощностью потребления (которая у последнего в два раза больше) и системой охлаждения. В 8-слотовом исполнении СО как в реакторе — двухконтурная, что позволяет сохранить герметичность отсека, содержащего основные вычислительные узлы.

Стационарные вычислительные комплексы «Эльбрус-90микро» бывают трёх видов: в шкафном исполнении, в конструктиве Евромеханика и PC ATX. ВК в конструктиве Евромеханика практически полностью аналогичен рассмотренному ранее перебазируемому комплексу на базе процессора R-500. Он предназначен для использования в системах управления и обработки информации и, несмотря на то, что корпус этого ВК не является герметичным, возможно применение данного комплекса в системах с жёсткими условиями эксплуатации.

«Эльбрус-90микро» в конструктиве Евромеханика имеет две разновидности: встраиваемую и настольную. В шкафном исполнении ВК имеет архитектуру основных вычислительных узлов, схожую с архитектурой построения микропроцессорного модуля MV/C. Количество центральных процессоров R-500 может варьироваться от одного до четырёх. Такой комплекс предназначен для использования в стратегических оборонных системах, системах непрерывного действия, работающих в реальном масштабе времени, в научных и промышленных центрах коллективного пользования. Входящая в его состав аппаратура включает в себя сетевое оборудование для обмена информацией с другими ВК. На платформе данного комплекса создан также ВК в конструктиве автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора ЭВМ, то есть в виде корпуса форм-фактора desktop ATX.

Вычислительный комплекс в конструктиве PC ATX внешне напоминает самый обыкновенный компьютер в корпусе midi tower. Однопроцессорный ВК включает в себя процессор R-500, до 1024 МБ оперативной памяти объемом и жесткий диск объемом не менее 36 ГБ. Дисковод, блок питания, память, монитор и даже графический PCI адаптер — иностранного производства. Столь нестрогие правила подбора комплектующих можно объяснить назначением данного ВК — он, в отличие от своего «шкафного» собрата, не предназначен для использования в системах стратегического назначения.

Высокой производительностью сие творение наших инженеров похвастаться не может: она у него находится на уровне первого рассмотренного нами перебазируемого ВК в шкафном исполнении. Зато потребляет комплекс всего 100 Вт, что не может не радовать. Его старший двухпроцессорный брат «кушает» ровно столько же, зато производительность имеет в два раза больше.

В архитектурном плане двухпроцессорный ВК сильно отличается от предыдущих комплексов серии «Эльбрус-90микро». Так, шина SBus у него просто отсутствует — роль системной шины, соединяющей между собой процессоры, память и северный мост, по традиции играет MBus. Помимо контроллеров шин MBus, EBus и PCI, северный мост включает в себя контроллеры мыши и клавиатуры. Через шину EBus к ВК подсоединяются различные периферийные устройства. Роль основной шины расширения выполняет PCI, соединяющая между собой северный и южный мост, аудиоконтроллер и графический адаптер. Существует ещё одно немаловажное нововведение: появились контроллеры USB и соединители IDE,входящие в южный мост.

Помимо разработки перебазируемых и стационарных ВК, МЦСТ занимается проектированием и носимых компьютеров. Первым реализованным в этом направлении проектом является разработка вычислительной аппаратуры для ноутбука в конструктиве фирмы «Элинс». Основным вычислительным узлом этого устройства является модуль МПЯ (микропроцессорная ячейка), обладающий высокой плотностью размещения компонентов и низким энергопотреблением, которое обеспечивает микропроцессор R-500.

Ноутбук имеет 512 МБ оперативной памяти DDR (открою военную тайну — фирмы Kingston :-). В качестве ЗУ используется 4 ГБ флэш-памяти, потому как в жестких условиях эксплуатации НЖМД могут отказать. Эта носимая ЭВМ имеет 15-дюймовый 18-битный дисплей с разрешением 1024×768 пикселей. Устройство оснащено встроенным GPS/ГЛОНАСС-приёмником, внутренней и внешней аккумуляторными батареями. Дисплей оснащён встроенным подогревом, а сам ноутбук способен работать в температурном диапазоне от –20 до +50 градусов цельсия. Прочный герметичный корпус позволяет устройству выдерживать падения с высоты 0,75 метра, предохраняет внутренности ноутбука от агрессивных сред, статической и динамической пыли и соляного (морского) тумана. Чудо-машина потребляет 27 Вт электроэнергии, что позволяет продлить автономную работу до 7,5 часов.

Эльбрус-3М1

Семейство вычислительных комплексов, построенных на базе микропроцессоров Elbrus, пока состоит лишь из одного ВК «Эльбрус-3М1», выполненном в двух вариантах: серверном и cPCI. На основном вычислительном модуле ВК уютно располагается два микропроцессора Elbrus с частотами работы по 300 МГц каждый, и три ПЛИС фирмы ALTERA, выполняющих функцию главного системного контроллера, коммутаторов данных и контроллера памяти. Комплекс имеет большой объём оперативной (до 32 ГБ) и дисковой (от 80 ГБ) памяти. Система охлаждения «Эльбрус-3М1» — принудительная, воздушного типа. Корпус выполнен в соответствии со стандартом Евромеханика 6U. Потребляет вся система относительно немного — порядка 120 Вт.

Вычислительные комплексы на основе микропроцессоров серии Elbrus по своей сути являются уникальными и, как модно сейчас говорить, инновационными во всех отношениях. Оригинальная архитектура E3K, основанная на технологии явного параллелизма, позволяет, не увеличивая частоты, повысить производительность в несколько раз. Почему же тогда до сих пор в новейших военных и гражданских разработках применяют SPARC-процессоры серии МЦСТ-R?

По разным причинам. Первая, типичная для всех новаторских проектов, состоит в том, что заказчик, перестраховываясь, не спешит переходить на платформу нового типа и отказываться от старой, но хорошо зарекомендовавшей себя, системы. Вторая причина — требовательность процессоров Elbrus к техпроцессу. Если последний будет недостаточно «миниатюрен», тепловыделение процессора резко возрастёт, что сделает невозможным построение герметичных перебазируемых ВК. В настоящий момент техпроцесс освоенного в отечественном производстве процессора Elbrus составляет 130 нм. Это позволяет достичь частоты 300 МГц, не выходя за допустимые рамки рассеиваемой мощности (6 Вт). Перейдя на технологические нормы 90 нм, можно повысить частоту до 500 МГц. А чтобы достичь заветного гигагерца, придётся налаживать 65-нм производство.

Тем не менее в июле 2008 года процессор впервые показали прессе. ВК «Эльбрус-3М1» при частототе 300 МГц в режиме совместимости с IA-32 обогнал Pentium III (500 МГц) в тестах SPEC. При работе в «родных» кодах Эльбруса процессор показал скорость, сравнимую с Pentium 4 (2 ГГц). Насколько можно судить по результатам тестов технология явного параллелизма работает и работает достаточно хорошо. На данный момент для различных организаций произведена сравнительно маленькая партия ВК «Эльбрус-3М1» — около 100 штук. Однако если идея достижения частоты в 1 ГГц будет воплощена в жизнь, то в скором времени мы сможем получить отечественный сверхвысокопроизводительный ВК, востребованный различными заказчиками.

Подведем итоги

Как мы видим, электронно-вычислительная аппаратура выпускаемая компанией МЦСТ способна удовлетворить потребности даже такого привередливого заказчика как Министерство Обороны. Несмотря на то, что МО является основным заказчиком предприятия, свою продукцию МЦСТ способен адаптировать для решения практически любых вычислительных задач.

Процессоры «Эльбрус-S»

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