Эльбрус - российский процессор

  • Эльбрус - российский процессор
Не надо хаять этот процессор. Оказывается, всё не так однозначно.

Сможет ли военная разработка когда-нибудь стать гражданской, и нужно ли это ей?

Наименование «Elbrus» — акроним от англ. ExpLicit Basic Resources Utilization Scheduling — «явное планирование использования основных ресурсов».

Основные особенности:

  • длинное командное слово — способность выполнять несколько операций за один такт операций, что обеспечивает высокую производительность при умеренной тактовой частоте;
  • динамическая двоичная трансляция — эмуляция работы процессора на архитектуре x86, используемая для выполнения x86-программ (требует 2 ядра для работы);
  • защищённый режим — аппаратный контроль целостности структуры памяти, обеспечивающий информационную безопасность;
    отсутствие микрокода — компилятор переводит исходный код сразу в двоичный код, минуя микрокод.

История

С именем Эльбрус связана история всей мировой вычислительной отрасли.

Компания Эльбрус была образована на базе ИТМиВТ имени С.А. Лебедева (Института Точной Механики и Вычислительной Техники, коллектив которого на протяжении более 40 лет разрабатывал суперкомпьютеры для оборонных систем Советского Союза). В процессоре E2k воплощены и развиваются идеи российского суперкомпьютера Эльбрус-3, построенного в 1991г.

Сегодня архитектуру Эльбрус-3 принято относить к EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing — вычисления с явным параллелизмом команд).

По словам Бориса Арташесовича Бабаяна, главного архитектора суперкомпьютеров линии Эльбрус, суперскалярная архитектура была изобретена в России: "В 1978-ом году мы сделали первую суперскалярную машину, Эльбрус-1.

Бабаян Б. А.

Сейчас на Западе делают суперскаляры только такой архитектуры. Первый суперскаляр на Западе появился в 92-ом году, наш в 78-ом. Причем тот вариант суперскаляра, который сделали мы, аналогичен Pentium Pro, который Intel сделал в 95-ом году".

Подтверждают историческое первенство Эльбрус и в Америке.

В той же статье из Microprocessor Report Кит Дифендорфф, разработчик Motorola 88110, одного из первых западных суперскалярных процессоров, пишет: "В 1978 году, почти на 15 лет раньше, чем появились первые западные суперскалярные процессоры, в Эльбрус-1 использовался процессор, с выдачей двух команд за один такт, изменением порядка исполнения команд, переименованием регистров и исполнением по предположению".

Похожее по теме... Компьютер из грязи и палок: 35 лет легендарному ZX SpectrumЗа окном — 1982 год. Америку трясли рекордные морозы и взрывы Унабомбера, в СССР стартовала «гонка на катафалках», старая добрая Англия катилась ко

В 1991г в Эльбрус (тогда еще ИТМиВТ) побывал г-н Розенбладт (Peter Rosenbladt) из фирмы Hewlett-Packard, и получил исчерпывающую документацию на Эльбрус-3. Позже выяснилось, что именно тогда HP начала проект, приведший к совместной с Intel разработке EPIC-процессора Merced. Его архитектура очень схожа с Эльбрус-3, а отличия в основном связаны с упрощениями сделанными в микропроцессоре от Intel.

По словам Б.А. Бабаяна, Петер Розенбладт предлагал сотрудничество с HP. Но Бабаян выбрал Sun (первая встреча с руководством Sun состоялась еще в 1989г). И в 1991г с Sun был заключен контракт. От официальных представителей Sun известно, что Эльбрус принимал участие в разработке микропроцессора UltraSPARC, оптимизирующих компиляторов, операционных систем (в том числе Solaris), инструментария Java, библиотек мультимедиа.

Первоначально проект E2k финансировался фирмой Sun. Сейчас проект полностью независим, вся интеллектуальная собственность на него принадлежит Эльбрус и защищена примерно 70-ю патентами США. Б.А. Бабаян поясняет "Если бы мы и дальше работали с Sun в этой области, то все принадлежало бы Sun. Хотя 90% работы было выполнено еще до появления Sun".

В Sun с 1992 по 1995 Эльбрус работал вместе с известным микропроцессорным архитектором Дэйвом Дитцелом. Как рассказывает Б.А. Бабаян, "Потом Дэйв образовал собственную фирму — Transmeta и начал работать над машиной, очень похожей на нашу. Мы по-прежнему поддерживаем с Дитцелом тесные контакты. Да и он очень хочет с нами сотрудничать". 

Оказывается, разработки Эльбрус имеют непосредственное отношение и к самым распространенным сейчас универсальным микропроцессорам — семейству x86 фирмы Intel.

Эльбрус и Pentium

Отечественные суперкомпьютерные ноу-хау реализованы в микропроцессорах Pentium.

Бывший сотрудник ИТМиВТ Владимир Пентковский в настоящее время является ведущим разработчиком микропроцессоров фирмы Intel. Вместе с Пентковским в Intel попали огромный опыт и совершенные технологии, разработанные в ИТМиВТ.

По словам Кита Дифендорффа, компьютеры Эльбрус, в которых реализованы основные принципы современных архитектур, такие как SMP, суперскалярная и EPIC архитектуры, начали выпускаться задолго до того, как идеи на эту тему начали только обсуждаться на Западе.

Все системное программное обеспечение Эльбрус-1 и Эльбрус-2 было создано с использованием языка программирования высокого уровня Эль-76, а не традиционного ассемблера. Эль-76 напоминает язык Algol-68, принципиальное отличие, пожалуй, состоит в динамическом связывании типов в Эль-76, которое поддержано на аппаратном уровне.

Эль-76 является одновременно языком прикладного программирования, управления заданиями, системного программирования. Ассемблер в Эльбрус не использовался — только высокоуровневое программирование. Эль-76 перед исполнением переводился в байткод на манер Java. Этот байткод "на ходу" аппаратно транслировался в простые машинные команды.

В ИТМиВТ Владимир Пентковский принимал участие в разработке суперкомпьютеров Эльбрус-1 (1978) и Эльбрус-2 (1984). В 1986 году он возглавил проект 32-разрядного микропроцессора Эль-90. К 1987 году логический дизайн будущего микропроцессора был завершен, а в 1990г произведены первые прототипы. В Эль-90 сочетались концепция RISC и архитектура Эльбрус-2.

В 1990г Пентковский начал работу над Эль-91С, последователем Эль-90.

Но после изменения в России политической и экономической системы (развал СССР и сопутствующие события), финансирование разработки прекратилось.

На период с 1991 по 1999 год Пентковский теряется из поля зрения. Вновь его имя появляется в Intel Technology Journal.

В. Пентковский

Согласно приложению "биографии разработчиков" к статье, посвященной архитектуре микропроцессора Pentium III, Владимир Пентковский является главным архитектором Pentium III.

В 1995 году фирма Intel выпустила более совершенный процессор Pentium Pro, который уже вплотную приблизился по своим возможностям к российскому микропроцессору 1990 года! В Pentium Pro был улучшен декодер команд x86, совершенствовано суперскалярное ядро, добавлено исполнение по предположению, изменение порядка исполнения команд, переименование регистров, улучшен блок операций с вещественными числами.

В последние годы скорость развития технологии заметно снизилась. Более того, падение удельной стоимости одного транзистора остановилось, а с учетом затрат на подготовку производства сейчас налицо ее прирост, начиная с размеров 28 нм.

В связи с этим активизировался поиск новых архитектурных подходов, которые могли бы без улучшения технологии дать лучшую производительность, прежде всего однопоточную.

Сейчас

Госкорпорация «Ростех» представила рабочие прототипы новых персональных компьютеров на базе процессоров «Эльбрус» на специализированной выставке для федеральных служб и коммерческих компаний. 

По словам производителя, энергоэффективные ПК предназначены для государственных и корпоративных заказчиков. Рабочие прототипы компьютеров представлены в нескольких форматах: «все-в-одном» (моноблок) или отдельный системный блок в трех видах корпусов – настольный, тонкий настольный и ультракомпактный.

Вся серия «Элик» базируется на отечественном микропроцессоре «Эльбрус-1С+». Компьютеры совместимы с российскими операционными системами «Эльбрус Linux», «Альт», «Астра Linux», «Нейтрино» и офисными пакетами «МойОфис» и LibreOffice.

ПК могут использоваться как для решения стандартных офисных задач, так и в работе инженеров и дизайнеров с использованием высоконагруженных прикладных систем в режиме «удаленного рабочего стола». На ПК можно установить до 16 ГБ оперативной памяти.

РЖД станет первой госкомпанией, закупившей компьютеры на базе российского процессора «Эльбрус». Сделка станет крупнейшей на рынке отечественных ЭВМ.

«Ростех» разработал по заказу Минобороны ноутбук для работы в экстремальных условиях. Цена — от полумиллиона рублей. Зарубежные аналоги стоят в разы дешевле, но по объективным причинам.

Процессор «Эльбрус-8СВ»

Эльбрус-8СВ

  Архитектура     Эльбрус, версия 5  
 Масштабируемость  8 ядер в процессоре
4 процессора в модуле (16 Гбайт/с попарные связи)
 Тактовая частота  1500 МГц
 Пиковая производительность  50 операций в такт в каждом ядре (8 цел., 24 веществ.)
576 GFLOPS одинарной точности, 288 GFLOPS двойной точности
 Кэш-память  L1: 64 Кбайт данные + 128 Кбайт команды в каждом ядре
L2: 512 Кбайт в каждом ядре, 4 Мбайт суммарно
L3: 16 Мбайт в процессоре
 Оперативная память  4 канала DDR4-2400 registered ECC, до 68,3 Гбайт/с
64 Гбайт на процессор
1 Тбайт адресное пространство машины

Что дальше?

Новый процессор «Эльбрус-16СВ» планируется запустить в производство в 2021 году.

Эльбрус-16СВ

Это уже шестое поколение отечественной архитектуры «Эльбрус», и основные технологические нововведения в ней будут следующие:

  • Система на одном кристалле, включающая контроллеры периферийных устройств (т.е. «южный мост» вносится в микропроцессор).
  • Аппаратная поддержка виртуализации, в том числе в кодах Intel x86–64.
  • Масштабируемая векторизация до 48 флопс за такт.
  • Аппаратная поддержка динамической оптимизации (рост производительности ядра).

Эльбрус - не процессор для домашней микроэлектроники, а основной компонент проектируемой отечественной супер-ЭВМ (суперкомпьютера).

По реальным характеристикам она будет сравнима с создаваемыми сегодня в США, Китае и Японии системами экзафлопсной производительности.

 

Интересное, Кремниевые Титаны    
Администратор 11 августа 2020, 10:51 Интересное 300

page.maple4.ru


Похожие публикации


Кремниевые Титаны - Легенда ASUS
История появления ASUS по словам самих её создателей. Кто-то говорит, что вся эта история с материнкой Интел - лишь легенда. Но она достаточно хороша, чтобы считать её официальной историей Asus.     Открыть
Кремниевые Титаны #15: Коротко про AMD
Небольшое подведение итогов того, что было сказано про AMD     Открыть
Все фильмы Тарантино - от худшего к лучшему

Всё объективно и никакого обмана :)       Открыть
Сумчатые

Сумчатые животные вынашивают детёныша в сумке. Рождаются они недоношенными, а далее сами помещаются в утробе матери, где растут и развиваются.     Открыть
Сражение при Акциуме

Сражение при мысе Акций (2 сентября 31 до н. э.) — последнее великое морское сражение античности между флотами Марка Антония и Октавиана Августа на заключительном этапе периода гражданских войн. Октавиан…    Открыть

Все отборные




Рейтинг@Mail.ru