Elbrus: dari masa lalu ke masa depan

Di bawah nama bangga "Elbrus", serangkaian superkomputer dirilis, yang dikembangkan oleh ilmuwan Soviet Vsevolod Sergeyevich Burtsev (70-80an). Komputer-komputer ini telah membuat sejumlah inovasi dalam teori komputer, seperti superscalarity (memproses lebih dari satu instruksi per siklus), implementasi pemrograman aman dengan tipe data perangkat keras, pemrosesan paralel beberapa instruksi. Tetapi fitur utama superkomputer Soviet adalah orientasi mereka terhadap bahasa tingkat tinggi. Ilmuwan Soviet-Amerika Vladimir Mstislavovich Pentkovsky, yang berpartisipasi dalam pengembangan "Elbrus", menciptakan bahasa pemrograman tingkat tinggi El-76.

Selain meningkatkan lingkup komputer Soviet, komputer menjadi dasar untuk penciptaan mikroprosesor universal 64-bit Elbrus 4-S dan generasi berikutnya Elbrus 8-C. Mereka mencairkan pasar untuk pabrikan Amerika Intel, AMD dan IBM. Pengembangan lokal dan produksi prosesor disebabkan oleh kebutuhan untuk menemukan solusi mereka sendiri untuk industri pertahanan, di mana penggunaan perangkat dalam negeri lebih diinginkan.



Komputer Super "Elbrus"

Sejarah perkembangan


Pengembangan arsitektur komputer Elbrus dimulai pada tahun 70-an di ITMiVT dinamai Lebedev. Para pengembang dihadapkan pada tugas menciptakan sistem komputasi dengan kapasitas 100 juta op / s. Burtsev terlibat dalam kontrol komputer dan sistem desain dan menjadi desainer kepala proyek.

Informasi otobiografi


(1927- 2005 .) β€” , , .

. . 200 . , ( , , ).

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


Pada 1980, Elbrus-1 dengan total kapasitas 15 juta op / s berhasil lulus tes negara. Itu adalah komputer pertama di Uni Soviet, dibangun atas dasar sirkuit mikro TTL. Fitur dari mesin ini adalah arsitektur yang dapat diskalakan, yang mendukung operasi simultan hingga 10 prosesor. RAM mencapai 64 MB (2 20 kata mesin). Organisasi transfer aliran data antara perangkat periferal dan RAM dilakukan menggunakan prosesor input-output khusus. Mungkin ada sekitar 4 prosesor dalam sistem dan mereka memiliki memori sendiri, bekerja secara paralel dengan prosesor pusat.

Elbrus-1 digunakan dalam banyak sistem militer - pertahanan rudal, Space Control Center, dll.

Langkah selanjutnya dalam pengembangan komputer Elbrus adalah transfer arsitektur model pertama ke basis elemen baru. Dengan demikian, Elbrus-2 muncul, yang didasarkan pada dasar sirkuit terintegrasi ELS. Produktivitasnya mencapai 125 juta op / s. Jumlah RAM telah meningkat - hingga 144 MB. Frekuensi clock mencapai 20 MHz.

Pada tahun 1985, Elbrus-2 diluncurkan ke produksi serial. Itu digunakan di daerah di mana perhitungan besar diperlukan. Komputer juga secara aktif digunakan dalam industri pertahanan, di Space Control Control Center dan di pusat-pusat penelitian nuklir (di Arzamas-16, di Chelyabinsk-70). Sejak 1991, komputer telah beroperasi di sistem pertahanan rudal A-135 dan instalasi militer lainnya.



Komputer Super "Elbrus-2"

Bersama dengan superkomputer, komputer untuk keperluan umum Elbrus 1-KB (1988) juga diproduksi. Mesin-mesin ini menggantikan BESM-6 yang dengannya mereka memiliki kompatibilitas perangkat lunak lengkap. Itu dilengkapi dengan mode operasi baru dengan peningkatan kapasitas untuk nomor dan alamat.

Karakteristik komparatif dari BESM-6 dan Elbrus 1-KB
FiturBESM-6Elbrus 1-KB
Produktivitas (mln op / s)12,5 - 3
Frekuensi MHz1020
Sedikit, sedikit4848
Resolusi alamat RAM, bit1515
Jumlah RAM, MB0,032-0,1280,77
Jumlah memori disk, MB11658
Area yang ditempati, m 2150-200250
Konsumsi daya kW30105
Total dirilis35560

Selanjutnya dirilis "Elbrus-3", di mana para pengembang untuk pertama kalinya menerapkan pendekatan "pasca-superscalar". Komputer ini dikembangkan dari 1986 hingga 1994. Staf ITM & VT dipimpin oleh ilmuwan Soviet Boris Artashesovich Babayan.

Elbrus-3 tidak dimasukkan ke dalam produksi massal, tetapi arsitekturnya menjadi dasar untuk pengembangan mikroprosesor Elbrus 2000 dan Elbrus-3M1.

Seri Elbrus dihargai oleh kepemimpinan Soviet. Pengembang Babayan, Burtsev, Bardizh menerima hadiah dan pesanan. Peserta yang tersisa dalam pekerjaan itu juga diberikan hadiah negara.

Era prosesor MCST


Perusahaan Rusia MCST didirikan pada tahun 1992 berdasarkan tim pengembangan Elbrus-3. Dia menjadi penerima hak dari Pusat Moskow untuk SPARC Technologies LLP (karena itu disebut ICST). Singkatan SPARC berasal dari mitra utama MCST dari perusahaan Amerika Sun Microsystems, yang mempromosikan komputer dengan arsitektur SPARC.

MCST memproduksi mikroprosesor dengan arsitektur SPARC (MTsST-R100, MTsST-R150, MTsST-R500 dan MTsST-R500S) dan menciptakan sistem komputer berdasarkan pada mereka. Namun pada 2007, prosesor Elbrus dengan nama yang sama dirilis. Kinerja puncak perangkat dalam mode 64-bit mencapai 2,4 GFLOPS. Frekuensi jam operasi adalah 300 MHz. Prosesor memiliki 75,8 juta transistor. Pemborosan daya 6 watt.



Prosesor Elbrus

Berdasarkan prosesor, kompleks komputasi Elbrus-3M1 dikembangkan, yang digunakan untuk industri pertahanan. Kompleks ini dilengkapi dengan sistem operasi yang aman MSVS-E (sistem Mobile Angkatan Bersenjata), berdasarkan Linux versi 2.6.14. Elbrus-3M1 kompatibel dengan Elbrus pertama dan kedua.

Kompleks komputer memiliki dua opsi desain - satu server, yang dapat digunakan baik sebagai desktop maupun sebagai CompactPCI (bus sistem). Versi server didasarkan pada perangkat kalkulator UV 3M1. Dalam kasus CompactPCI, Elbrus-3M1 menempati dua modul format Euromechanics 6U. Peralatan eksekusi dari kedua versi dilengkapi dengan peralatan jaringan untuk pertukaran berkecepatan sangat tinggi dengan sistem komputasi yang serupa.

Pada tahun 2010, pada pameran ChipEXPO-2010 dan Softool, publik disajikan dengan sistem kristal Elbrus-S. Jumlah transistor dalam prosesor ini telah meningkat - hingga 218 juta.Juga, frekuensi clock telah meningkat hingga 500 MHz dan kinerja puncak telah meningkat: hingga 4 GFLOPS dalam 64-bit dan hingga 8 GFLOPS dalam mode 32-bit.

Bersama-sama dengan "Elbrus-S" pengontrol antarmuka periferal (KPI) disajikan.



Prosesor Elbrus-S

Pada tahun 2011, MCST menghadirkan prosesor dual-core generasi berikutnya Elbrus-2C +. Selain 2 core utama (arsitektur Elbrus) yang beroperasi pada frekuensi clock 500 MHz, model ini juga memiliki 4 core tambahan dari prosesor sinyal digital terintegrasi (arsitektur Multicore). Saluran I / O telah ditambahkan ke prosesor, yang memungkinkan untuk menghubungkan KPI lain. Elbrus-2C + juga menambahkan dukungan untuk memori DDR2 dengan frekuensi efektif 800 MHz. Kinerja prosesor telah meningkat - hingga 28 GFLOPS dalam mode 32-bit. Jumlah transistor mencapai 368 juta.

Para pengembang mengimplementasikan versi kompiler bahasa C untuk mereproduksi kode untuk inti DSP dan untuk membangun interaksi yang efektif antara program utama pada inti CPU dan tindakan pada DSP.

Menurut pencipta, Elbrus-2C + akan digunakan dalam sistem pemrosesan sinyal cerdas digital (radar, penganalisa gambar, dll.). Tetapi prosesor lebih baik disesuaikan dengan tugas sipil. Misalnya, Kraftway meluncurkan serangkaian uji komputer monoblok berdasarkan kristal Elbrus-2C +.



Prosesor Elbrus-2C +

Prosesor Elbrus-4C


Pada bulan April 2014, perusahaan memperkenalkan prosesor quad-core Elbrus-4C yang canggih.

Spesifikasi "Elbrus-4C"
Proses teknologi65 nm
Jumlah inti arsitektur4
Kecepatan jam800 MHz
Kinerja puncak64 bit - 25 GFLOPS
32 bit - 50 GFLOPS
Tembolok Perintah Level 1128 kb
Cache Data Level 164 kb
Cache Tingkat 28 MB
3 DDR3-1600 ECC
38,4 /
60
986

65 . , . . 23 . 50 GFLOPS 25 GFLOPS . Β«-2+Β», 64- β€” . , 986 , 380 2.



Β«-4Β»

Spesialis ICST membuat sistem operasi Elbrus sendiri khusus untuk prosesor yang dirilis. OS ini didasarkan pada kernel Linux versi 2.6.33. Ini terdiri dari lebih dari 3000 paket perangkat lunak (dari distribusi Debian 5.0) dan ada manajer paket. Seperangkat alat pengembang lengkap disertakan, termasuk kompiler optimisasi untuk bahasa pemrograman tingkat tinggi C, C ++, Fortran-77 dan Fortran-9.

Elbrus OS disertifikasi untuk perlindungan kelas dua terhadap akses yang tidak sah dan kontrol tingkat kedua atas kemampuan yang tidak diumumkan. Tetapi komputer berbasis prosesor Elbrus-4C juga dapat digunakan dengan versi OS Windows.

Prosesor tandem dan desktop


Salah satu proyek perusahaan adalah pengembangan komputer desktop Rusia pertama berdasarkan prosesor Elbrus-4C. Itu menerima nama "Workstation Elbrus-401" (di mana workstation adalah singkatan dari workstation otomatis). Model ini dirancang untuk kantor di dalam kandang standar MiniTower. Tetapi dapat digunakan di berbagai bidang dengan peningkatan persyaratan untuk keamanan informasi.

Komputer memiliki teknologi proses 65 nm dengan frekuensi clock 800 Hz, SATA-2 dan port USB 2.0, SSD 120 GB yang telah diinstal sebelumnya dengan antarmuka mSATA dan dukungan untuk DDR3-1600 dengan ECC. Konfigurasi dasar ditawarkan 24 GB RAM (dapat diperluas hingga 96 GB). Di antara fitur arsitektur "Workstation Elbrus-401" dapat diidentifikasi sebagai berikut: adanya 6 saluran paralel perangkat aritmatika-logika; daftar file 256 register 84-bit; dukungan loop perangkat keras; dukungan untuk komputasi spekulatif dan predikat bit tunggal; sebuah perintah yang dapat mengatur hingga 23 operasi dalam satu siklus dengan pengisian maksimum. Kartu video AMD Radeon 6000 series juga dipasang di komputer.



Computer "Workstation Elbrus-401"

Prosesor generasi baru - "Elbrus-8C"


Prosesor Elstrus-8C sedang dikembangkan oleh perusahaan MCST dengan partisipasi Institute of Electronic Control Machines (INEUM) dinamai Saya Brooke. Arsitektur, sirkuit, dan topologi mikroprosesor diciptakan oleh spesialis Rusia. Prosesor ini memiliki delapan core dengan arsitektur Elbrus 64-bit yang ditingkatkan. Frekuensi clock mencapai 1,3 GHz, volume cache level kedua dan ketiga adalah 4 dan 16 MB. Diperkirakan kinerja mencapai 250 GFLOPS.

Spesifikasi "Elbrus-8C"
Proses teknologi65 nm
Jumlah inti arsitektur8
Kecepatan jam1,3 GHz
Kinerja puncak64 bit - 125 GFLOPS
32 bit - 250 GFLOPS
Cache Tingkat 2512 kb
Level 3 Cache16 MB
Jumlah pengontrol memori4
Organisasi RAMDDR3-1600 ECC
Bandwidth dari masing-masing saluran antarprocessor8 GB / s
Disipasi daya60 - 90 W
Daerah kristal350 mm 2

Komputer memiliki arsitektur Elbrus sendiri, yang dikembangkan di ZAO MTsST. Akselerator sistem perintah vektor membantu membuat enkripsi dan pemrosesan sinyal lebih cepat.

Interaksi perangkat keras dengan OS terjadi melalui mikrokode BIOS-nya sendiri. Prosesor ini kompatibel dengan distribusi Linux, FreeBSD, QNX, Windows XP, tetapi sistem operasi Elbrus yang direkomendasikan berdasarkan pada kernel Linux 2.6.33. Penggunaan alat pengembangan khusus (mengoptimalkan kompiler dari C dan C ++, Fortran, Java, dll.) Memungkinkan untuk mengoptimalkan kode program dengan mempertimbangkan arsitektur Elbrus.



Prosesor Elbrus-8C

Perusahaan ini sudah mengembangkan komponen utilitas dan tambahan yang dioptimalkan untuk mengerjakan prosesor. Ini semua alat untuk bekerja dengan jaringan dan periferal (utilitas, perpustakaan tujuan umum, layanan, dukungan database, subsistem grafik).

"Elbrus-8C" harus dipasangkan dengan KPI 2 - pengontrol antarmuka periferal produksi Rusia.




Secara tradisi, ada sedikit iklan di ruang bawah tanah, di mana tidak akan merugikan siapa pun. Kami mengingatkan Anda bahwa karena fakta bahwa total kapasitas jaringan pusat data Belanda di mana kami menyediakan layanan telah mencapai 5 Tbps (58 titik kehadiran, dimasukkan dalam 36 titik pertukaran, di lebih dari 20 negara dan 4.213 inklusi peer-to-peer) ), kami menawarkan server khusus untuk disewa dengan harga yang sangat rendah, hanya seminggu! .

Source: https://habr.com/ru/post/id388639/


All Articles