Эльбрус: из прошлого в будущее

Эльбрус: из прошлого в будущее

Под гордым заглавием «Эльбрус» вышла серия суперкомпьютеров, которая была создана советским ученым Всеволодом Сергеевичем Бурцевым (70-80-е). Эти компьютеры внесли последовательность новшеств в теорию вычислительных автомобилей, такие как суперскалярность (обработку более одной инструкции за один такт), реализацию защищенного программирования с аппаратными типами данных, параллельную обработку нескольких руководств.

Но основной изюминкой советских суперкомпьютеров была их ориентация на языки большого уровня. Советско-американский ученый Владимир Мстиславович Пентковский, участвовавший в разработке «Эльбрус», создал высокоуровневый язык программирования Эль-76.
Смотрите кроме этого: КИС от Минэкономики: серверы «Эльбрус» на Linux и полный запрет на зарубежное деловое ПО

Импортозамещение в госкомпаниях делается ещё брутальнееСерверы «Эльбрус-4.4» на процессоре «Эльбрус-4С» разработки столичной компании МЦСТ. Фото: Донат Сорокин / ТАССДо сих пор импортозамещение в госорганизациях проходило по «мягкой» схеме. Не так долго осталось ждать это может измениться, в то время, когда государственной компании будут обязаны брать отечественный софт.

Министерство экономразвития создало проект доклада, что предоставит президенту Российской Федерации, для получения одобрения на трансформации в закон «Об информации». В закон предлагают внести понятие «корпоративная информационная совокупность» (КИС).

Не считая усовершенствования сферы советских вычислительных автомобилей, компьютер стал базой для 64-разрядных универсальных процессоров «Эльбрус 4-С» и нового поколения «Эльбрус 8-С». Они разбавили рынок американских производителей Intel, AMD и IBM. производство процессоров и Локальная разработка было обусловлено потребностью отыскать личные ответы для оборонной отрасли, где использование отечественных устройств более нужно.

Суперкомпьютер «Эльбрус»История развитияРазработка архитектуры компьютера «Эльбрус» началась в 70-х в ИТМиВТ им. Лебедева. Перед разработчиками стояла задача создать вычислительную совокупность имеющую производительность 100 млн оп/с.

Бурцев занимался совокупностью конструирования и управления ЭВМ и стал главным конструктором проекта.Автобиографическая справкаВсеволод Сергеевич Бурцев (1927- 2005 гг.) — коммунистический академик, ученый в теории систем конструирования и области управления универсальных ЭВМ, основной конструктор первых вычислительных комплексов и советских суперкомпьютеров. Бурцев прошел путь от несложного инженера до директором Университета правильной вычислительной техники и механики Академии наук СССР.

Ведущий разработчик первой быстродействующей электронно вычислительной автомобили. Ученому в собственности около 200 научных трудов.

За достижения и успехи в сфере науки, инженерии он заслуживал многих национальных призов (Ленинской и Национальной премии СССР, орденов Ленина, Трудового Красного и Октябрьской Революции Знамени).Ученый сделал неоценимый вклад в развитие советских и русских ЭВМ высокой производительности, как и в сферу реализации многопроцессорных вычислительных комплексов. Бурцев кроме этого прославился трудясь помощником главного конструктора ЭВМ Диана-1, Диана-2, М-40, М-60, 5Э92, 5Э92б, 5Э51 и конкретно главным конструктором вычислительных автомобилей «Эльбрус», использовавшихся при создании разных средств и систем особого назначения.В 1980 г. «Эльбрус-1» с неспециализированной производительностью 15 млн оп/с удачно прошел национальные опробования.

Это первенствовала ЭВМ в Советском Альянсе, выстроенная на базе ТТЛ-микросхем. Изюминкой автомобили стала масштабируемая архитектура, которая поддерживала одновременную работу до 10 процессоров. Оперативная память достигала 64 МБ (220 машинных слова). Организация передачи потоков данных между переферийными оперативной памятью и устройствами осуществлялась посредством особых процессоров ввода-вывода.

Аналогичных процессоров в совокупности могло быть около 4-х и они владели собственной памятью, трудясь параллельно с центральным процессором. «Эльбрус-1» употреблялся во многих совокупностях армейского назначения — ПРО, Центре контроля космического пространства и т.д. Следующим этапом в разработке компьютера «Эльбрус» стал перенос архитектуры первой модели на новую элементную базу. Так появился «Эльбрус-2», что основывался на базе ЭЛС интегральных схем.

Его производительность достигала 125 млн оп/с. Увеличился и количество оперативной памяти — до 144 МБ. Тактовая частота достигала 20 МГц. В 1985 г. «Эльбрус-2» был запущен в серийное производство. Он использовался в регионах, где требовались громадные вычисления.

Кроме этого компьютер деятельно применяли в оборонной отрасли, в Центре управления космическими полетами и в ядерных исследовательских центрах (в Арзамасе-16, в Челябинске-70). С 1991 г. компьютер трудился в совокупности противоракетной обороны А-135 и на вторых военных объектах.Суперкомпьютер «Эльбрус-2»Вместе с суперкомпьютерами выпускалась и ЭВМ неспециализированного назначения «Эльбрус 1-КБ» (1988 г.). Эти автомобили пришли на замену БЭСМ-6 с которыми у них существовала полная обратная программная совместимость.

Ее дополнили новым режимом работы с увеличенной разрядностью адресов и чисел. Сравнительная черта БЭСМ-6 и «Эльбрус 1-КБ»

Черта БЭСМ-6 «Эльбрус 1-КБ»
Производительность(млн. оп/с) 1 2,5 — 3
Частота, МГц 10 20
Разрядность, бит 48 48
Разрядность адресации ОЗУ, бит 15 15
Количество ОЗУ, МБ 0,032-0,128 0,77
Количество дискового ЗУ, МБ 116 58
Занимаемая площадь, м2 150-200 250
Потребляемая мощность, кВт 30 105
Всего выпущено 355 60

Следующим был выпущен «Эльбрус-3», в котором разработчики в первый раз реализовали «постсуперскалярный» подход. Данный компьютер разрабатывался с 1986 по 1994 гг. сотрудниками ИТМиВТ под управлением советского ученого Бориса Арташесовича Бабаяна.«Эльбрус-3» не был выпущен в серийное производство, но его архитектура вошла в базу развития процессоров Эльбрус 2000 и Эльбрус-3М1.Серия Эльбрус было по преимуществу оценена советским управлением.

Разработчики Бабаян, Бурцев, Бардиж взяли премии и ордена. Остальные участники работы кроме этого были награждены национальными премиями.Эра процессоров МЦСТРоссийская компания МЦСТ была основана в 1992 г. на базе коллектива разработчиков «Эльбрус-3». Она стала правопреемником ТОО «Столичный центр SPARC-разработок» (из этого и наименование МЦСТ).

Сокращение SPARC пришла от главного партнера МЦСТ американской корпорации Sun Microsystems, продвигающей счётные автомобили с архитектурой SPARC.МЦСТ создавала процессоры с архитектурой SPARC (МЦСТ-R100, МЦСТ-R150, МЦСТ-R500 и МЦСТ-R500S) и на их базе создавали вычислительные совокупности. Но в 2007 г. вышел одноименный процессор «Эльбрус». Пиковая производительность устройства в 64-разрядном режиме достигала 2,4 GFLOPS.

Рабочая тактовая частота была 300 МГц. В процессоре было 75,8 млн транзисторов. Рассеиваемая мощность 6 Вт.Процессор «Эльбрус»На базе процессора был создан вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1», использовавшийся для оборонной отрасли. Данный комплекс предоставлялся с защищенной ОС МСВС-Э (Мобильная совокупность Армии), базирующейся на Linux версии 2.6.14. «Эльбрус-3М1» был обратно совместим с первым и вторым «Эльбрусами».

Вычислительный комплекс имел два варианта конструктивного выполнения — серверный, что возможно было применять как настольный и в исполнении CompactPCI (системной шины). В базе серверного варианта лежало устройство вычислителя УВ 3М1. При CompactPCI «Эльбрус-3М1» занимал два модуля формата «Евромеханика» 6U.

Аппаратура выполнения обоих вариантов оснащалась сетевым оборудованием для сверхскоростных обменов с подобными вычислительными комплексами.В 2010 г. на выставках «ChipEXPO-2010» и Softool общественности была представлена совокупность на кристалле «Эльбрус-S». В данном процессоре увеличилось количество транзисторов — до 218 млн. Кроме этого до 500 МГц встала тактовая частота и выросла пиковая производительность: до 4 GFLOPS в 64-разрядном и до 8 GFLOPS в 32-разрядном режимах.

Вместе с «Эльбрус-S» был представлен контроллер периферийных интерфейсов (КПИ).Процессор «Эльбрус-S»В 2011 г. МЦСТ презентовала двухъядерный процессор нового поколения «Эльбрус-2С+». Кроме 2 главных ядер (архитектура Эльбрус), трудящихся на тактовой частоте 500 МГц, в модели находилось еще дополнительных 4 ядра встроенного цифрового сигнального процессора (архитектура Мультикор). В процессор был добавлен канал ввода/вывода, благодаря которому вероятно подключить еще один КПИ.

Кроме этого «Эльбрус-2С+» дополнила помощь памяти DDR2 с действенной частотой 800 МГц. Выросла производительность процессора — до 28 GFLOPS в 32-разрядном режиме. Количество транзисторов достигло 368 млн.Разработчики реализовали версию компилятора языка C, дабы воспроизводить код для ядер DSP и наладить действенное сотрудничество главной программы на ядрах CPU и действий на DSP.

Согласно расчетам создателей, «Эльбрус-2С+» должен был употребляться в совокупностях цифровой интеллектуальной обработки сигнала (радары, анализаторы изображений и т.д.). Но процессоры были лучше адаптированными под гражданские задачи. К примеру, компанией Kraftway была запущена тестовая серия моноблочных компьютеров на базе кристаллов «Эльбрус-2С+».Процессор «Эльбрус-2С+»Процессор «Эльбрус-4ѻ апреле 2014 г. компания представила усовершенствованные четырехъядерные процессоры «Эльбрус-4С». Характеристики «Эльбрус-4С»

Технологический процесс 65 нм
Число ядер архитектуры 4
Тактовая частота 800 МГц
Пиковая производительность 64 разряда — 25 GFLOPS 32 разряда — 50 GFLOPS
Кэш-память команд 1-го уровня 128 КБ
Кэш-память данных 1-го уровня 64 КБ
Кэш-память 2-го уровня 8 МБ
Организация оперативной памяти До 3 каналов DDR3-1600 ECC
Пропускная свойство каналов оперативной памяти 38,4 ГБ/с
Рассеиваемая мощность До 60 Вт
Количество транзисторов 986 млн

Прежде всего стоит обратить внимание на переход производства процессора на 65 нм технологический процесс. Кроме этого возросла и тактовая частота, пропускная свойство каналов оперативной памяти. Эти и другие улучшения значительно повлияли на рост производительности новых процессоров.

Каждое ядро за один такт способно выполнить до 23 операций. В операциях с плавающей запятой пиковая теоретическая производительность четырёх ядер образовывает около 50 GFLOPS одинарной точности и 25 GFLOPS двойной точности. В случае если сравнивать с прошлой моделью «Эльбрус-2С+», то в 64-разрядном режиме — это более чем втрое выше.

В новом процессоре более сложный кристалл, что содержит 986 млн транзисторов, имеет нужную площадь в 380 мм2.Процессор «Эльбрус-4С»Эксперты МЦСТ создали собственную ОС «Эльбрус» намерено под выпущенный процессор. ОС основывается на базе ядра Linux версии 2.6.33. В ее составе насчитывается более чем 3000 программных пакетов (из дистрибутива Debian 5.0) и имеется менеджер пакетов.

Включен полный комплект инструментов разработчика, среди них и компиляторы оптимизации для языков программирования большого уровня С, С++, Фортран-77 и Фортран-9. ОС «Эльбрус» была сертифицирована по второму классу защиты от несанкционированного доступа и второму уровню контроля за недекларированными возможностями.

Но компьютеры на базе процессоров «Эльбрус-4С» трудятся и с предположениями ОС Windows.Тандем процессора и настольного компьютераОдним из проектов компании стала разработка первого российского настольного компьютера на базе процессора «Эльбрус-4С». Он стал называться «АРМ Эльбрус-401» (где АРМ расшифровывается, как автоматизированное рабочее место). Модель создана под офис в корпусе стандарта MiniTower.

Но может использоваться в различных сферах с повышенными требованиями к информационной безопасности.У компьютера имеется технологический процесс 65 нм с тактовой частотой 800 Гц, порты SATA-2 и USB 2.0, предустановленный SSD 120 ГБ с интерфейсом mSATA и помощью DDR3-1600 с ECC. Базисная конфигурация предлагается 24 ГБ оперативной памяти (с возможностью расширения до 96 ГБ).

Среди изюминок архитектуры «АРМ Эльбрус-401» возможно выделить следующие: наличие 6 параллельно трудящихся каналов арифметико-логических устройств; регистровый файл из 256 84-разрядных регистров; аппаратную помощь циклов; помощь спекулятивных вычислений и однобитовых предикатов; команду, которая может задать в одном такте до 23 операций при большом заполнении. Кроме этого в компьютер установлена видеокарта AMD Radeon серии 6000.Компьютер «АРМ Эльбрус-401»Процессор нового поколения — «Эльбрус-8С»Разработкой процессора «Эльбрус-8С» занимается Университет электронных управляющих автомобилей (ИНЭУМ) им.

И.С. Брука совместно с компанией МЦСТ. Архитектура, схемотехника и топология процессора были созданы русскими экспертами. У процессора восемь ядер с улучшенной 64-разрядной архитектурой «Эльбрус».

Тактовая частота достигает 1,3 ГГц, количество кеш-памяти второго и третьего уровня — 4 и 16 МГ. Предполагаемая производительность достигает 250 GFLOPS.Характеристики «Эльбрус-8С»

Технологический процесс 65 нм
Число ядер архитектуры 8
Тактовая частота 1.3 ГГц
Пиковая производительность 64 разряда — 125 GFLOPS 32 разряда — 250 GFLOPS
Кэш-память 2-го уровня 512 КБ
Кэш-память 3-го уровня 16 МБ
Количество контроллеров памяти 4
Организация оперативной памяти DDR3-1600 ECC
Пропускная свойство каждого канала межпроцессорного обмена 8 ГБ/сек
Рассеиваемая мощность 60 — 90 Вт
Площадь кристалла 350 мм2

У компьютера присутствует собственная архитектура «Эльбрус», которая создана в ЗАО «МЦСТ». Векторные ускорители совокупностей команд оказывают помощь сделать шифрование и обработку сигналов более стремительным.Сотрудничество аппаратной части с ОС происходит через личный микрокод BIOS. Процессор совместим с дистрибутивами Linux, FreeBSD, QNX, Windows XP, но рекомендованная ОС «Эльбрус» на базе ядра Linux 2.6.33.

Использование специальных средств разработки (оптимизирующие компиляторы с языков C и C++, Фортран, Java и т.д.) позволяет оптимизировать код программы с учетом архитектуры «Эльбрус». Процессор «Эльбрус-8С»Компанией уже разрабатываются вспомогательные компоненты и служебные программы, оптимизированные для работы на процессорах. Это все — средства для работы с периферийными устройствами и сетью (утилиты, библиотеки неспециализированного назначения, сервисы, помощь баз данных, графическая система).«Эльбрус-8С» обязан трудиться в паре с КПИ 2 — контроллером периферийных интерфейсов русского производства.

Случайная статья:

Концерт Ирины Аллегровой \


Похожие статьи:

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Обсуждение закрыто.