Geekly articles weekly

Elbrus: من الماضي إلى المستقبل

تحت الاسم الفخور "Elbrus" ، تم إصدار سلسلة من أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، والتي تم تطويرها من قبل العالم السوفياتي Vsevolod Sergeyevich Burtsev (70-80s). جعلت أجهزة الكمبيوتر هذه عددًا من الابتكارات في نظرية أجهزة الكمبيوتر ، مثل الدقة الفائقة (معالجة أكثر من تعليمة واحدة لكل دورة) ، وتنفيذ البرمجة الآمنة مع أنواع بيانات الأجهزة ، والمعالجة المتوازية للعديد من التعليمات. لكن السمة الرئيسية للحواسيب العملاقة السوفيتية كانت توجهها للغات عالية المستوى. العالم السوفييتي الأمريكي فلاديمير مستيسلافوفيتش بنتكوفسكي ، الذي شارك في تطوير "Elbrus" ، ابتكر لغة البرمجة عالية المستوى El-76.

بالإضافة إلى تحسين مجال أجهزة الكمبيوتر السوفييتية ، أصبح الكمبيوتر أساسًا لإنشاء معالجات 64 بت عالمية Elbrus 4-S والجيل التالي Elbrus 8-C. لقد خففت السوق بالنسبة للشركات المصنعة الأمريكية Intel و AMD و IBM. يرجع التطور المحلي وإنتاج المعالجات إلى الحاجة إلى إيجاد حلول خاصة بها لصناعة الدفاع ، حيث يكون استخدام الأجهزة المحلية مرغوبًا بشكل أكبر.



الحاسوب العملاق "البروس"

تاريخ التنمية


بدأ تطوير بنية الكمبيوتر Elbrus في السبعينيات في ITMiVT سميت باسم ليبيديف. واجه المطورون مهمة إنشاء نظام حوسبي بسعة 100 مليون عملية / عمليات. انخرط Burtsev في نظام تحكم وتصميم الكمبيوتر وأصبح المصمم الرئيسي للمشروع.

معلومات السيرة الذاتية


(1927- 2005 .) — , , .

. . 200 . , ( , , ).

, . -1, -2, -40, -60, 592, 592, 551 «», .


في عام 1980 ، اجتاز Elbrus-1 بسعة إجمالية تبلغ 15 مليون عملية / ثانية بنجاح اختبارات الحالة. كان أول جهاز كمبيوتر في الاتحاد السوفيتي ، مبني على أساس الدوائر الدقيقة TTL. كانت إحدى ميزات الجهاز هي البنية القابلة للتوسعة ، والتي دعمت التشغيل المتزامن لما يصل إلى 10 معالجات. وصلت ذاكرة الوصول العشوائي إلى 64 ميجا بايت (2 20 آلة) تم تنظيم نقل دفق البيانات بين الأجهزة الطرفية وذاكرة الوصول العشوائي باستخدام معالجات المدخلات والمخرجات الخاصة. يمكن أن يكون هناك حوالي 4 من هذه المعالجات في النظام ولديهم ذاكرتهم الخاصة ، تعمل بالتوازي مع المعالج المركزي.

تم استخدام Elbrus-1 في العديد من الأنظمة العسكرية - الدفاع الصاروخي ، مركز التحكم في الفضاء ، إلخ.

كانت الخطوة التالية في تطوير كمبيوتر Elbrus هي نقل بنية النموذج الأول إلى قاعدة عنصر جديدة. وهكذا ، نشأ Elbrus-2 ، والذي كان يعتمد على أساس الدوائر المتكاملة ELS. وصلت إنتاجيتها إلى 125 مليون op / s. زاد حجم ذاكرة الوصول العشوائي - حتى 144 ميجا بايت. بلغ تردد الساعة 20 ميجا هرتز.

في عام 1985 ، تم إطلاق Elbrus-2 في الإنتاج التسلسلي. تم استخدامه في المناطق التي تتطلب حسابات كبيرة. كما تم استخدام الكمبيوتر بنشاط في صناعة الدفاع ، في مركز مراقبة الطيران الفضائي وفي مراكز البحوث النووية (في Arzamas-16 ، في Chelyabinsk-70). منذ عام 1991 ، يعمل الكمبيوتر في نظام الدفاع الصاروخي A-135 والمنشآت العسكرية الأخرى.



حاسوب عملاق "Elbrus-2"

جنبا إلى جنب مع الحواسيب الفائقة ، تم إنتاج الكمبيوتر للأغراض العامة Elbrus 1-KB (1988). حلت هذه الأجهزة محل BESM-6 الذي كان لديهم توافق كامل للبرامج السابقة. تم استكماله بطريقة تشغيل جديدة مع زيادة القدرة على الأرقام والعناوين.

الخصائص المقارنة لـ BESM-6 و Elbrus 1-KB
الميزةBESM-6Elbrus 1 كيلوبايت
إنتاجية (مليون op / s)12،5 - 3
التردد MHz1020
بت ، بت4848
دقة عنوان ذاكرة الوصول العشوائي ، بت1515
مقدار ذاكرة الوصول العشوائي ، ميغابايت0.032-0.1280.77
مقدار ذاكرة القرص ، ميغابايت11658
المساحة المحتلة ، م 2150-200250
استهلاك الطاقة كيلوواط30105
إجمالي صدر35560

تم إصدار الإصدار التالي "Elbrus-3" ، حيث قام المطورون لأول مرة بتطبيق نهج "ما بعد superscalar". تم تطوير هذا الكمبيوتر من 1986 إلى 1994. طاقم ITM و VT بقيادة العالم السوفيتي بوريس أرتاشوفيتش بابايان.

لم يتم استخدام Elbrus-3 في الإنتاج الضخم ، ولكن أصبحت هندستها أساس تطوير المعالجات الدقيقة Elbrus 2000 و Elbrus-3M1.

تم تقدير سلسلة Elbrus من قبل القيادة السوفيتية. تلقى المطورين بابايان ، Burtsev ، Bardizh الجوائز والأوامر. كما حصل المشاركون المتبقون في العمل على جوائز الدولة.

عصر معالج MCST


تأسست شركة MCST الروسية في عام 1992 على أساس فريق تطوير Elbrus-3. أصبحت مسؤولة عن مركز موسكو لتقنيات SPARC LLP (ومن هنا جاء اسم ICST). جاء الاختصار SPARC من الشريك الرئيسي لـ MCST التابع لشركة Sun Microsystems الأمريكية ، التي تروج لأجهزة الكمبيوتر ذات بنية SPARC.

أنتجت MCST المعالجات الدقيقة مع بنية SPARC (MTsST-R100 و MTsST-R150 و MTsST-R500 و MTsST-R500S) وأنشأت أنظمة الكمبيوتر على أساسها. ولكن في عام 2007 ، تم إصدار معالج Elbrus الذي يحمل نفس الاسم. بلغ ذروة الأداء للجهاز في وضع 64 بت 2.4 GFLOPS. كان تردد ساعة التشغيل 300 ميجاهرتز. كان المعالج 75.8 مليون ترانزستور. تبديد الطاقة 6 واط.



معالج Elbrus

بناءً على المعالج ، تم تطوير مجمع الحوسبة Elbrus-3M1 ، والذي تم استخدامه لصناعة الدفاع. تم تزويد هذا المجمع بنظام تشغيل آمن MSVS-E (نظام متنقل للقوات المسلحة) ، استنادًا إلى Linux الإصدار 2.6.14. كان Elbrus-3M1 متوافقًا مع الإصدارات السابقة مع Elbrus الأول والثاني.

يحتوي مجمع الكمبيوتر على خيارين للتصميم - خادم واحد ، يمكن استخدامه كجهاز كمبيوتر مكتبي وكمحرك نظام (CompactPCI). تم اعتماد إصدار الخادم على جهاز حاسبة الأشعة فوق البنفسجية 3M1. في حالة CompactPCI ، احتل Elbrus-3M1 وحدتين من تنسيق Euromechanics 6U. تم تجهيز معدات التنفيذ في كلا الإصدارين بمعدات الشبكة للتبادلات فائقة السرعة مع أنظمة الحوسبة المماثلة.

في عام 2010 ، في معارض ChipEXPO 2010 و Softool ، تم تقديم نظام الكريستال Elbrus-S للجمهور. ارتفع عدد الترانزستورات في هذا المعالج - حتى 218 مليونًا ، كما زاد تردد الساعة حتى 500 ميجاهرتز وزاد أداء الذروة: حتى 4 GFLOPS في 64 بت وحتى 8 GFLOPS في أوضاع 32 بت.

جنبا إلى جنب مع "Elbrus-S" تم تقديم وحدة تحكم الواجهات الطرفية (KPI).



معالج Elbrus-S

في عام 2011 ، قدم MCST الجيل الثاني من المعالج ثنائي النواة Elbrus-2C +. بالإضافة إلى النوى الرئيسيين (بنية Elbrus) التي تعمل بتردد ساعة قدره 500 ميجاهرتز ، كان لدى النموذج أيضًا 4 نوى إضافية لمعالج إشارات رقمية مدمج (بنية Multicore). تمت إضافة قناة I / O إلى المعالج ، والتي يمكن من خلالها توصيل مؤشر أداء رئيسي آخر. أضاف Elbrus-2C + أيضًا دعمًا لذاكرة DDR2 بتردد فعال 800 ميجاهرتز. ارتفع أداء المعالج - حتى 28 GFLOPS في وضع 32 بت. بلغ عدد الترانزستورات 368 مليونًا ، وقام

المطورون بتنفيذ نسخة من مترجم لغة C لإعادة إنتاج كود نوى DSP ولإنشاء تفاعل فعال بين البرنامج الرئيسي على نوى وحدة المعالجة المركزية والإجراءات على DSP.

وفقًا للمبدعين ، كان من المقرر استخدام Elbrus-2C + في أنظمة معالجة الإشارات الذكية الرقمية (الرادارات ومحللات الصور وما إلى ذلك). ولكن تم تكييف المعالجات بشكل أفضل مع المهام المدنية. على سبيل المثال ، أطلقت Kraftway سلسلة اختبار من أجهزة الكمبيوتر أحادية الكتلة استنادًا إلى بلورات Elbrus-2C +.



معالج Elbrus-2C +

معالج Elbrus-4C


في أبريل 2014 ، قدمت الشركة معالجات Elbrus-4C المتقدمة رباعية النوى.

مواصفات "Elbrus-4C"
العملية التكنولوجية65 نانومتر
عدد النوى المعمارية4
سرعة الساعة800 ميجاهرتز
أداء الذروة64 بت - 25 GFLOPS
32 بت - 50 GFLOPS
مخبأ الأوامر المستوى 1128 كيلو بايت
ذاكرة التخزين المؤقت للبيانات من المستوى 164 كيلو بايت
مخبأ المستوى 28 ميجا بايت
3 DDR3-1600 ECC
38,4 /
60
986

بادئ ذي بدء ، يجدر الانتباه إلى انتقال إنتاج المعالج إلى عملية 65 نانومتر. كما زاد أيضًا تردد الساعة وعرض النطاق الترددي لقنوات RAM. وقد أثرت هذه التحسينات وغيرها بشكل كبير على نمو أداء المعالجات الجديدة. كل قلب في دورة واحدة قادر على تنفيذ ما يصل إلى 23 عملية. في عمليات النقطة العائمة ، يبلغ الأداء النظري الذروة للنوى الأربعة حوالي 50 GFLOPS دقة واحدة و 25 GFLOPS دقة مزدوجة. مقارنةً بطراز Elbrus-2C + السابق ، في وضع 64 بت يكون هذا أعلى بثلاث مرات. في المعالج الجديد ، تحتوي البلورة الأكثر تعقيدًا ، والتي تحتوي على 986 مليون ترانزستور ، على مساحة مفيدة 380 مم 2 .



معالج Elbrus-4C

قام المتخصصون في ICST بإنشاء نظام التشغيل Elbrus الخاص بهم خصيصًا للمعالج الذي تم إصداره. يعتمد نظام التشغيل على إصدار نواة لينكس 2.6.33. يتألف من أكثر من 3000 حزمة برمجيات (من توزيع دبيان 5.0) ويوجد مدير حزم. يتم تضمين مجموعة كاملة من أدوات المطورين ، بما في ذلك جامعي التحسين للغات البرمجة عالية المستوى C و C ++ و Fortran-77 و Fortran-9.

تم اعتماد Elbrus OS للفئة الثانية من الحماية ضد الوصول غير المصرح به والمستوى الثاني من التحكم في القدرات غير المعلنة. لكن أجهزة الكمبيوتر المستندة إلى معالجات Elbrus-4C تعمل أيضًا مع إصدارات نظام التشغيل Windows.

معالج Tandem وسطح المكتب


كان أحد مشروعات الشركة تطوير أول كمبيوتر مكتبي روسي يعتمد على معالج Elbrus-4C. وقد تلقت اسم "محطة العمل Elbrus-401" (حيث تشير محطة العمل إلى محطة العمل الآلية). تم تصميم النموذج لمكتب في حاوية قياسية MiniTower. ولكن يمكن استخدامه في مختلف المجالات مع متطلبات متزايدة لأمن المعلومات.

يحتوي الكمبيوتر على تقنية معالجة 65 نانومتر مع تردد ساعة 800 هرتز ، ومنافذ SATA-2 و USB 2.0 ، ومحرك أقراص SSD مثبت مسبقًا مسبقًا بواجهة mSATA ودعم DDR3-1600 مع ECC. يتم توفير التكوين الأساسي 24 غيغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي (قابلة للتوسيع حتى 96 غيغابايت). من بين السمات المعمارية لـ "محطة العمل Elbrus-401" يمكن تحديدها على النحو التالي: وجود 6 قنوات متوازية للأجهزة المنطقية الحسابية ؛ تسجيل ملف 256 تسجيل 84 بت ؛ دعم حلقة الأجهزة ؛ دعم الحوسبة المضاربة والمسندات أحادية البت ؛ أمر يمكنه ضبط ما يصل إلى 23 عملية في دورة واحدة بحد أقصى للتعبئة. يتم أيضًا تثبيت بطاقة فيديو AMD Radeon 6000 في الكمبيوتر.



"Workstation Elbrus-401"

معالج الجيل الجديد - "Elbrus-8C"


يتم تطوير معالج Elstrus-8C من قبل شركة MCST بمشاركة معهد آلات التحكم الإلكترونية (INEUM) التي سميت باسم I.S. بروك. تم إنشاء هندسة ودوائر وطوبولوجيا المعالج الدقيق من قبل المتخصصين الروس. يحتوي المعالج على ثمانية نوى مع بنية Elbrus محسنة 64 بت. يصل تردد الساعة إلى 1.3 جيجا هرتز ، وحجم ذاكرة التخزين المؤقت للمستويين الثاني والثالث هو 4 و 16 ميجا بايت. الأداء المقدر يصل إلى 250 GFLOPS.

مواصفات "Elbrus-8C"
العملية التكنولوجية65 نانومتر
عدد النوى المعمارية8
سرعة الساعة1.3 جيجاهرتز
أداء الذروة64 بت - 125 GFLOPS
32 بت - 250 GFLOPS
مخبأ المستوى 2512 كيلوبايت
مخبأ المستوى 316 ميجابايت
عدد وحدات التحكم في الذاكرة4
تنظيم RAMDDR3-1600 ECC
عرض النطاق الترددي لكل قناة المعالج8 جيجابايت / ثانية
تبديد الطاقة60-90 واط
منطقة الكريستال350 ملم 2

يحتوي الكمبيوتر على بنية Elbrus الخاصة به ، والتي تم تطويرها في ZAO MTsST. تساعد مسرعات نظام أوامر المتجهات على جعل التشفير ومعالجة الإشارات أسرع.

يحدث تفاعل الجهاز مع نظام التشغيل من خلال الرمز الصغير BIOS الخاص به. المعالج متوافق مع توزيعات Linux و FreeBSD و QNX و Windows XP ، ولكن نظام التشغيل Elbrus الموصى به يعتمد على Linux 2.6.33 kernel. إن استخدام أدوات التطوير المتخصصة (تحسين المترجمين من C و C ++ و Fortran و Java وما إلى ذلك) يجعل من الممكن تحسين كود البرنامج مع مراعاة بنية Elbrus.



معالج Elbrus-8C

تعمل الشركة بالفعل على تطوير المرافق والمكونات الإضافية المثلى للعمل على المعالجات. هذا كله - أدوات للعمل مع الشبكة والأجهزة الطرفية (المرافق ، مكتبات الأغراض العامة ، الخدمات ، دعم قاعدة البيانات ، النظام الفرعي للرسومات).

يجب إقران "Elbrus-8C" مع KPI 2 - المتحكم في الواجهات الطرفية للإنتاج الروسي.



بالتقليد ، هناك القليل من الإعلانات في الطابق السفلي ، حيث لن يؤذي أي شخص. نذكرك أنه نظرًا لحقيقة أن إجمالي سعة الشبكة لمركز البيانات الهولندي الذي نقدم فيه الخدمات قد وصلت إلى 5 تيرا بايت في الثانية (58 نقطة حضور ، وإدراجها في 36 نقطة تبادل ، في أكثر من 20 دولة و 4213 مشاركة من نظير إلى نظير) ) ، نحن نقدم خوادم مخصصة للإيجار بأسعار منخفضة للغاية ، أسبوع واحد فقط! .

Source: https://habr.com/ru/post/ar388639/

More articles:


All Articles