Эльбрус компьютер характеристики

Наладка серийного массового производства процессоров Эльбрус позволит наполнить рынок отечественными компьютерами для компаний и домашнего использования. К этому компания-разработчик МЦСТ шла довольно долгое время, и в 2020-2021 годах на рынке появится конкурентоспособный процессор Эльбрус.

История

Эльбрус – это линейка российских микропроцессоров. Исторически так сложилось, что первым прообразом современных процессоров Эльбрус послужил суперкомпьютер Эльбрус-3. К сожалению, он не был полностью собран, а только в виде несколько шкафов. Наладка не была доведена до конца, и эти шкафы разобрали.

Но идеи, что закладывались в Эльбрус-3, не канули в лету и возродились в первом российском микропроцессоре Эльбрус. Его выпуск припал на 2007 год.

На протяжении следующего десятилетия ЦП совершенствовались, увеличивалась их мощность в гигафлопсах, уменьшались нанометры в техпроцессе. Значимыми достижениями стали разработки процессоров Эльбрус-2С+, Эльбрус-4С, Эльбрус-8С.

Разработки МЦСТ

Цепочка наработок привела к разработке в 2018 году сильно модифицированной версии последнего процессора Эльбрус-8СВ. Серийный выпуск его запланирован на 2020 год. Основной показатель русского ЦП – вычислительная мощность – 580 гигафлопс одинарной точности и продвинутая микросхема. Мощность 8СВ более чем в 100 раз превышает такие же показатели первого ЦП из этой линейки.

Эльбрус – это пять поколений микропроцессоров. Из них 4 поколения находятся в серийном производстве.

Микросхемы содержат от одного до 8 ядер, в том числе микросхема со встроенным графическим ядром. Используемые технологии от 130 нм до 28 нм.

Специфика данных микропроцессоров в том, что система команд российская. Она была разработана специалистами компании АО «МЦСТ». Имеет много общего с системой команд Эльбрус-3.

Современный процессор выдает до 25 операций в такт (8С и 8СВ) и является универсальным (работает практически с любым программным обеспечением).

Наработки компании

Так как МЦСТ сами разработали систему команд и используют нестандартный подход, ими была разработана и сама логика процессора самостоятельно. Это не какая-нибудь лицензированная версия процессоров ARM, Intel и прочих. Это самостоятельная разработка в России.

В России разработаны:

  • логика самого ядра;
  • топология микросхемы;
  • функциональные блоки, что есть в МПЦ помимо самого ядра (кэш-память, контроллер памяти, периферийные контроллеры для обеспечения каналов ввода-вывода);

Некоторые блоки приходится брать у других фабрик, лицензировать и применять к собственным наработкам. К сожалению, так устроена цепочка строения микропроцессоров, и компания МЦСТ не может разрабатывать все. Но это не является препятствием, чтобы считать процессор не российским.

Процесс построения

Разработка ЦП – это довольно схожий процесс с разработкой программного обеспечения. Описание основных логических блоков ведется на языке высокого уровня:

  • Verilog;
  • HDL;
  • Иные схожие по форме с языком программирования С.

Когда разработчик описал какой-то логический узел, он транслирует это описание на языке высокого уровня в логические цепочки. Дальше идет интеграция в единый проект наработок компании МЦСТ и наработки от других компаний (например, логические и физические блоки, что реализуют внешний контроллер) Если сравнивать с программированием софта – это аналог внешних подключаемых библиотек.

Далее, создается топология – финальное размещение всех логических цепей вместе с транзисторами и лицензированными блоками (выдаваемые в виде готовых кусков топологии) на кристалле, и обеспечение полноценного функционирования работы этого кристалла. Это сродни аналогу компиляции программы вместе со всеми библиотеками и сборки в один исполняемый бинарный файл.

В конечном счете получается топология, как набор рисунков – фактические рисунки дорожек. Это рисунки слоев, из которых будут получаться транзисторы и другие активные и пассивные элементы. Позже, эти рисунки отдаются на фабрику.

Фабрика делает логически простую, но в то же время тонкую и сложную операцию:

  • переносит эти рисунки на поверхность кристалла;
  • проводит травление;
  • проводит легирование.

То есть запускает целый цикл технологических операций для переноса на кремниевую пластину слоев, которые в сумме создадут работающую микросхему на кристалле.

Но сам по себе кристалл нельзя использовать, поэтому вместе с ним создается подложка – это фактически часть корпуса микросхемы. Пластина является миниатюрной печатной платой.

На эту печатную плату напаивается кристалл. У последнего есть специальные контакты, что запаиваются на контактной площадке на подложке. Подложка разводит контактные площадки до контактных площадок на нижней стороне микросхемы.

Все операции делаются с помощью специализированных средств разработки системы автоматического проектирования (САПР).

Контроллер для процессора и печатная плата тоже являются отечественной разработкой, потому как материнские платы зарубежных компаний не подходят под данную линейку процессоров.

Материнская плата для процессоров Эльбрус использует как отечественные наработки для установки самого ЦП, так и наработки других компаний, для подключения жестких дисков, оперативной памяти, графических карт и прочих устройств, необходимых заказчику.

Технические характеристики

В таблице представлены характеристики эксплуатируемых и вскоре вводимых в эксплуатацию процессоров.

Эльбрус

1С+

8СВ

Архитектура

Версия 4

Версия 4

Версия 5

Тактовая частота

0.8 ГГц

0.6 — 1 ГГц

1.3 ГГц

1.5 ГГц

Кол-во ядер

Производительность одинарной точности

24 GFlops

250 GFlops

576 GFlops

Производительность двойной точности

12 GFlops

125 GFlops

288 GFlops

Кэш-память L1

64 + 128 Кбайт

Кэш-память L2

8 Мбайт

2 Мбайт

512 Кбайт x8

512 Кбайт x8

Кэш-память L3

16 Мбайт

16 Мбайт

Кол-во транзисторов

986 млн

375 млн

2,73 млрд

3,5 млрд

Техпроцесс

65 нм

40 нм

28 нм

28 нм

Площадь кристалла

122 кв. мм.

321 кв. мм.

350 кв. мм.

ОЗУ, тип

DDR3/1600 ECC

DDR3/1600 ECC

ОЗУ, max

32 Гб

64 Гб

64 Гб

Серийный выпуск

1 квартал 2016

Возможности

Для инициализации всех компонентов готового компьютера на Эльбрусе применяется аналог BIOS, именуемый программой начального старта. Она способна выполнить подготовительные работы при запуске и передать управление на загрузку операционной системы.

Windows или Linux применить в таком варианте компьютера невозможно. Используются собственные ОС от МЦСТ. Их за все время появилось несколько, и все их объединили под названием «Операционные системы Эльбрус». Вскоре, вместе с серийным выходом Эльбрус-8СВ выйдет новая ОС Эльбрус-linux – на основе ядра linux. По составу пакетов последняя ОС близка к Debian 9 версии.

Приложения с открытым исходным кодом без особых проблем портируются на Эльбрус-linux. Игры с Open Source тоже были перенесены и запущены на процессоре Эльбрус 4 поколения (4 ядра, 800 МГц). Например:

  1. Консольный Doom 3.
  2. The Elder Scrolls III: Morrowind.
  3. Counter strike 1.6.

Такие игры были портированы командой МЦСТ. Разработчикам пока что не выгодно портировать игры под систему Эльбрус, потому как прибыли с этого на данном этапе развития экосистемы они не получат. Но не исключено, если исходники современных популярных игр (Dota 2, GTA 5, PUBG) будут в руках разработчиков, они смогут их скомпилировать и без проблем запустить на ПК.

Сравнение с Intel

Компания Intel по капитализации и наработках во много раз превосходит компанию МЦСТ. Но это не мешает сравнить принципиально и технологически разные процессоры по разным показателям.

ЦП

Кол-во ядер

Частота, ГГц

Кэш L3, Мб

Техпроцесс, нм

ОЗУ тип

Max ОЗУ

Кол-во слотов ОЗУ

Core i7 975

Эльбрус-4С

2X Xeon x5677

Core i7-5960X

Эльбрус-8CB

Xeon E7-8890 v4

Планы на будущее

Останавливаться на достигнутом МЦСТ не собирается, поэтому в 2021 году будет запущено серийное производство разрабатываемого ныне процессора Эльбрус-16С. Это будет шестнадцати ядерный ЦП с производительностью в 750 Гфлопс/с двойной и 1,5 Тфлопс/с одинарной точности.

Как и 8СВ, это будет ЦП пятого поколения архитектуры. Из особенностей можно выделить:

  • Использование системы на кристалле для внесения «южного моста» в ЦП;
  • Поддержка виртуализации на аппаратном уровне, в том числе в кодах Интел x86/64;
  • Рост производительности ядра за счет поддержки динамической оптимизации.

Обещается применять техпроцесс 16 нм с количеством применяемых транзисторов около 6 млрд на площади кристалла в 400 кв. мм.

Цена при массовом производстве станет доступной для потребителя. Адекватная стоимость российских процессоров Эльбрус и доступность на их базе персональных компьютеров сможет привлечь многих пользователей работать с отечественной экосистемой.

Работа над отечественными процессорами Эльбрус за долгий период принесла плоды. Процессор, плюс полная его аппаратная и программная поддержка, создали конкурентоспособный продукт, с которым будут считаться зарубежные компании. Массовое производство Эльбрус-8СВ в 2020 году запустит цепочку событий, при котором пользователи смогут приобретать персональный компьютер Эльбрус точно также, как и продукцию AMD, Intel, Dell, Apple и прочих технологических гигантов.

masterok

Мало кто знает, но у истоков создания самого известного в мире процессора Intel Pentium были и советские специалисты и инженеры. В свое время СССР добился достаточно серьезных достижений в создании компьютерной техники. Примером этому может служить серия советских суперкомпьютеров «Эльбрус», которые были созданы в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) в 1970-1990-х годах прошлого века, это же название носит серия микропроцессоров и систем, созданных на их основе и выпускаемых сегодня ЗАО МЦСТ (Московский центр SPARC-технологий).

История компании «Эльбрус МСЦТ» началась в 1992 году, когда Бабаян со своими коллегами и при участии Дэвида Дицеля, в то время работавшего в компании Sun Microsystems, организовали «Московский центр SPARC-технологий». Позднее при участии Бабаяна были созданы еще несколько компаний: «Эльбрус 2000″, «Эльбрус Интернейшнл», которые и образуют «Эльбрус МЦСТ».

Компания работала как по заказам зарубежных компаний: Sun, Transmeta (именно в эту компанию перебрался со временем Дэвид Дицель), а также выполняла работы по заказам правительства России. Прежде всего, это используемые в российской армии вычислительные комплексы «Эльбрус 90-микро» на базе собственных процессоров серии МЦСТ R. За их создание Бабаян и его коллеги в своё время получили государственные награды.

Однако история самого «Эльбруса»куда длиннее. Первый компьютер с таким названием был создан еще в 1978 году в ИТМиВТ им. С.А. Лебедева АН СССР под руководством Б.С. Бурцева и при участии Бориса Бабаяна, который был одним из заместителей главного конструктора. Основными заказчиками компьютеров «Эльбрус» были, конечно, военные.

Первый компьютер «Эльбрус» обладал модульной архитектурой и мог включать в себя от 1 до 10 процессоров на базе схем средней интеграции. Быстродействие данной машины достигало 15 миллионов операций в секунду. Объем оперативной памяти, которая была общей для всех 10 процессоров, составлял до 2 в 20 степени машинных слов или, если применять принятые сейчас обозначения, 64 Мб. Однако самым интересным в «Эльбрусе-1» была именно его архитектура. Созданный в СССР суперкомпьютер стал первой в мире коммерческой ЭВМ, которая применяла суперскалярную архитектуру. Ее массовое применение за рубежом началось только в 90-х годах прошлого века с появлением на рынке доступных процессоров Intel Pentium.

Как выяснилось позднее, подобные разработки существовали и до «Эльбруса» в корпорации IBM, однако работы эти были закрытыми и так и не привели к созданию коммерческого продукта. Правда, в ряде публикаций появлялись сведения, что при проектировании «Эльбруса» в основу были положены разработки зарубежных фирм. Однако участники создания советского суперкомпьютера с такой позицией не согласны. В одном из интервью В.С. Бурцев, главный конструктор «Эльбруса», отметил, что при создании компьютера конструкторы старались использовать передовой опыт как отечественных, так и зарубежных разработчиков. И на архитектуру «Эльбрусов» оказали влияние не только компьютеры фирмы Burroughs, но и разработки таких фирм, как Hewlett-Packard, а также опыт создателей БЭСМ-6.

При этом немалая часть разработок была оригинальной, к ним относится и суперскалярная архитектура. Кроме этого для организации передачи потоков данных между периферийными устройствами и оперативной памятью в компьютере могли применяться специальные процессоры ввода-вывода. Таких процессоров в составе системы могло быть до 4-х штук, они работали параллельно с центральным процессором и обладали своей собственной памятью.

Следующим этапом работ явилось создание компьютера «Эльбрус-2». Эти ЭВМ отправились в серийное производство в 1985 году. По своей внутренней архитектуре они не сильно отличались от «Эльбрус-1», но применяли новую элементную базу, что позволило увеличить максимальную производительность до 125 млн. операций в секунду. Объем оперативной памяти компьютера увеличился до 16 млн. 72-разрядных слов или 144 Мб. Максимальная пропускная способность каналов ввода-вывода «Эльбруса-2» составляла 120 Мбайт/с.

Данные компьютеры активно применялись в СССР в областях, которые требовали большого количества вычислений, в первую очередь в оборонной отрасли. ЭВМ «Эльбрус-2» эксплуатировались в ядерных исследовательских центрах в Челябинске-70 и в Арзамасе-16 в ЦУПе, наконец, именно этот комплекс, начиная с 1991 года, применялся в системе ПРО А-135, а также на других военных объектах страны.
Помимо двух перечисленных выше компьютеров, также выпускался ЭВМ общего назначения «Эльбрус 1-КБ», создание данного компьютера было окончено в 1988 году. До 1992 года было произведено 60 таких ЭВМ. Они были основаны на технологиях «Эльбруса-2» и применялись для замены устаревших машин БЭСМ-6. При этом между «Эльбрус 1-КБ» и БЭСМ-6 существовала полная обратная программная совместимость, которая была дополнена новыми режимами работы с увеличенной разрядностью чисел и адресов.

Создание компьютеров «Эльбрус» было по достоинству оценено руководством Советского Союза. За разработку «Эльбруса-1» многие инженеры были награждены орденами и медалями. Борис Бабаян был награжден Орденом Октябрьской революции, его коллега В.В. Бардиж – орденом Ленина. За разработку «Эльбруса-2» Бабаян с рядом своих коллег был удостоен Ленинской премии, а генеральный конструктор В.С. Бурцев и ряд других специалистов – Государственной премии.

После завершения работ над ЭВМ «Эльбрус-2» в ИТМиВТ взялись за разработку ЭВМ на базе принципиально новой процессорной архитектуры. Проект, который был назван достаточно просто – «Эльбрус-3», также значительно опередил аналогичные разработки на Западе. В «Эльбрусе-3» впервые был реализован подход, который Борис Бабаян называет «постсуперскалярным». Именно такой архитектурой в будущем обладали процессоры Intel Itanium, а также чипы компании Transmeta. Стоит отметить, что в СССР работы над данной технологией были начаты в 1986 году, а Intel, Transmeta и HP приступили к реализации работ в этом направлении лишь в середине 1990-х годов.

К сожалению, «Эльбрус-3» так никогда и не был запущен в серийное производство. Его единственный работающий экземпляр был построен в 1994 году, но в это время он был никому не нужен. Логическим продолжением работ над данным компьютером стало появление процессора «Эльбрус-2000», известного также как E2K.

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. 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».

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». Про будущий продукт Transmeta пока известно мало. Известно, что это VLIW/EPIC микропроцессор с низким энергопотреблением, двоичная совместимость с x86 обеспечивается динамической трансляцией объектного кода.

Е2К против Itanium

64-битный процессор Intel Itanium не оправдал надежд и на бумаге сильно уступал «Эльбрус-2000». С 1994 по 1998 годы о работе команды Бориса Бабаяна ничего не было слышно — русские готовили сенсацию. В 1998 году без особой шумихи Бабаян и Ко (порядка 400 сотрудников) переименовались в компанию «Эльбрус». Тем временем зарубежные конкуренты не спали. В 1989 году Intel и Hewlett-Packard объединили свои силы для создания процессора нового поколения — Itanium (кодовое имя — Merced). Itanium должен был вобрать в себя все самые современные наработки и стать венцом процессоростроения. Многие ожидали, что новый процессор будет доминировать на рынке серверов, рабочих станций и, возможно, настольных компьютеров, вытеснив все остальные. Проектная частота Merced равнялась 800 МГц, уровень тепловыделения — 60 Вт, а объем кэш-памяти третьего уровня — от 2 до 4 Мбайт. При этом процессор должен был стать 64-битным. Совершенно реальный процессор R500 от МЦСТ был блеклым отголоском многообещающего «Эльбрус-2000». День Х настал 25 февраля 1999 года, когда на конференции Microprocessor Forum к трибуне поднялся лично Борис Бабаян и громко заявил, что его компания разработала микропроцессор «Эльбрус-2000» (Е2К), сильно опережающий хваленый Merced по всем характеристикам. Вся компьютерная общественность застыла в ожидании. Вместо запланированных двух часов Бабаян выступал четыре часа. Прозвучали ответы на вопросы относительно конкуренции со стороны западных компаний и перспектив выхода на рынок микропроцессора и компьютеров на его основе. В какой-то момент Борис Бабаян шокировал публику, заявив, что сумма для выпуска пробной партии процессоров «Эльбрус-2000» нужно $60 млн. Такая цифра отпугнула всех потенциальных инвесторов. Еще бы, ведь все обещания Бабаяна были чистой теорией — никаких инженерных сэмплов и прототипов показано не было.

Легенда компьютерного мира Гордон Бэлл (Gordon Bell), который, работая в DEC, создавал компьютеры линий PDP и VAX, а сейчас возглавляет исследовательское подразделение Microsoft (Telepresence Research Group), популяризирует проект Эльбрус E2k на международных конференциях.

Его лекция с названием «Следующее десятилетие супервычислений» (The Next Ten Years in Supercomputing) 26 мая 1999 г открывала Международный Симпозиум по Высокопроизводительным Вычислениям (International Symposium on High Performance Computing) в Японии, а 10 июня — четырнадцатую Манхеймовскую Конференцию по Суперкомпьютерам (Mannheim Supercomputer Conference) в Германии. Оба раза доктор Бэлл часть лекции посвятил рассказу о E2k. В слайде под названием «Russian Elbrus E2K» он приводит таблицу, где оценивает E2k и Merced. Причем сравнение свидетельствует явно не в пользу детища Intel.

Ниже приведена таблица из доклада Гордона Бэлла.

Микропроцессор E2K Merced
Тактовая частота, ГГц 1.2 0.8
Производительность, SPECint95 / SPECfp95 135 / 350 45 / 70
Размер кристалла, мм2 126 300
Энергопотребление, Ватт 35 60
Пропускная способность шины, Гбайт/сек 15 н/д
Кэши (Кбайт) 64 / 256 н/д
Пиковая производительность, GFLOPS 10.2 н/д
Планируемое время начала поставок 4-ый квартал 2001г н/д

Гордон Бэлл (www.research.microsoft.com/users/gbell/bio.htm) является не только высокопоставленным сотрудником Microsoft, но и влиятельным в компьютерном мире консультантом и предпринимателем. Он создал несколько частных фирм, занимающихся разработкой перспективных технологий.

Заявленные характеристики, меж тем, впечатляли. Компания «Эльбрус» обещала процессор с частотой 1,2 ГГц, производительность которого равнялась 8,9 млрд операций в секунду. Кроме того, разработчики рассчитали, что Е2К должен втрое превзойти Merced в тестах SPECint95/fp95. При этом площадь кристалла составляла всего 126 мм2 при тепловыделении 35 Вт, тогда как Merced занимал 300 мм2, а тепловыделение у него было 60 Вт. У российской компании имелись большие планы по серийному производству данного процессора, который должен был пойти в серию одновременно или даже еще раньше, чем Itanium. Но из-за отсутствия необходимого объема инвестиций, все данные планы не были реализованы и так и остались на бумаге.

Российский след в процессорах компании Intel

Владимир Пентковский – является выдающимся российско-американским ученым, доктором технических наук, который окончил факультет ФРТК МФТИ. Он принимал непосредственное участие в разработке процессоров Pentium III, Core 2 Duo, HAL9000, Matrix, является разработчиком высокоуровневого языка программирования Эль-76, который использовался в компьютерах «Эльбрус». С 1970 года он работал в Институте точной механики и вычислительной техники, где успел принять участие в создании суперкомпьютеров «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2». В 1986 году Пентковский возглавил работы по созданию 32-разрядного процессора Эль-90 для «Эльбруса-3».

К 1987 году работы над созданием архитектуры нового микропроцессора были закончены, в 1990 году были выпущены первые его прототипы. В 1991 году он приступил к работам над разработкой Эль-91С, взяв за основу предыдущую версию процессора, однако финансирование данного проект было остановлено из-за развала страны. Естественно, специалист такого уровня не мог пропасть. В 1989 году Владимир Пентковский уже ездил в США в исследовательский центр компании Intel в рамках программы по обмену опытом. С 1993 года он начинает работать в компании Intel, став одним из ведущих ее инженеров, разработка знаменитых процессоров Pentium происходила при его непосредственном участии. Презентация процессора Pentium состоялась 22 марта 1993 года, примерно через несколько месяцев начали появляться первые компьютеры, построенные на их основе.

Владимир Пентковский является одним из авторов векторного (SIMD) расширения команд SSE, которое впервые было использовано в процессорах Pentium-III. Является автором более чем 50 различных патентов, многие из которых до сих пор используются в современных процессорах. В процессорах Intel Владимир Пентковский воплощал на практике знания, которые им были получены в России, многое он додумывал уже непосредственно во время разработки моделей. В 1995 году американская компания представила более совершенный продукт Pentium Pro, который по своим характеристикам напоминал процессор Эль-90. Главным архитектором данного процессора считается именно Владимир Пентковский.

В настоящее время Пентковский продолжает работать в компании Intel. Так что процессор, на котором, возможно, работает ваш персональный компьютер или ноутбук вполне может иметь российские корни и мог бы быть даже произведен в нашей стране, если бы не печально известные события 1991 года и их последствия.

«Эльбрус» все еще жив

Хотя СССР развалился, бренд «Эльбрус» все еще жив. Процессоры и готовые решения на их базе сегодня продвигает на рынке компания МЦСТ. На сегодняшний день компьютеры компании МЦСТ в основном предназначены для: военных ведомств России, стран СНГ и БРИК; индустрии гражданского производства; РЛС гражданского назначения (наземного, морского и воздушного транспорта). Для бизнеса и гражданских лиц, которым необходимы особо надежные и защищенные компьютеры. Компьютеры компании обладают различным конструкторским исполнением, разным классом защиты в зависимости от требований. Все они обладают поддержкой или возможностью работы с GPS и ГЛОНАСС в зависимости от потребностей покупателя устройства.

В настоящее время компания продвигает на рынке 2 своих основных микропроцессора и устройства на их базе. Первый из них – это Эльбрус-2С+, который является первым гибридным высокопроизводительным процессором компании МЦСТ. Процессор содержит в себе два ядра архитектуры Эльбрус и четыре ядра цифровых сигнальных процессоров (DSP) компании Элвис. Основной сферой его использования являются системы цифровой интеллектуальной обработки сигнала, к которым относят анализаторы изображений, радары и другие подобные устройства.

Вторым продуктом является микропроцессор МЦСТ R1000 (проектное название МЦСТ-4R) – четырехядерная модель, построенная на кристалле с 64-битной архитектурой SPARC v.9. Процессор работает на частоте 1 ГГц при технологических нормах выпуска 90 нм. Каждое из его ядер в состоянии декодировать и отправлять на выполнение до 2-х команд за такт. Процессор поддерживает дополнительные инструкции для выполнения упакованных и комбинированных операций, а также векторные расширения VIS1 и VIS2.

В декабре 2012 года были выпущены первые российские процессоры, которые вошли в пробную партию моноблоков Kraftway. Процессоры в данных моноблоках называются «Эльбрус», ну такое, чисто российское название. Об этом рассказывал изданию CNews генеральный директор предприятия МЦСТ, которое разрабатывает процессоры, Александр Ким.

О планах по выпуску таких персональных компьютеров, с российскими процессорами, было известно еще в июле 2012 года. Тогда рассказывали на предприятиях МЦСТ и Kraftway о том, что за основу планировалось взять уже полностью готовый моноблок Kraftway Studio, который содержит сенсорный дисплей и собирались его оснастить малогабаритной материнской платой, которая называется «Монокуб», которая является разработкой предприятия МЦСТ и содержит встроенный процессор «Эльбрус-2С+». Данный процессор два ядра, которые построены на базе архитектуры «Эльбрус» и имеют частоту 500 МГц, а также содержит 4 DSP-ядра, разработанные НЦП «Элвис», которые обладают производительностью в 28 ГФлопс.

По словами генерального директора, Александра Кима, объем первой такой серийной партии, таких персональных компьютеров, составит 50 штук. А сами модули, предприятие МЦСТ заказало в производственной компании «Альтоника», что находится в Зеленограде.

Также генеральный директор сообщает о том, что будут производиться испытание данных модулей, на протяжении 1-2 месяцев, для того, чтобы выявить их качество производства.

Если испытания данных модулей пройдет успешно, то предприятия МЦСТ, планирует сделать свой следующий заказ, на производство материнских плат, с процессорами «Эльбрус», в размере 1000.

Александр Ким утверждает, что интерес к данным компьютерам идет большой и данная партия в 1000 устройств, должна разойтись довольно быстро. Интерес, к компьютерам российского производства, с российскими процессорами, проявляют в основном организации оборонного сектора. Какие именно организации, генеральный директор предприятия МЦСТ, не сообщает.

Также хочется отметить то, что процессоры «Эльбрус» ранее никогда не использовались в компьютерах для обычных пользователей. Основным рынком продаж, данных процессоры, как говорилось ранее, являлся сектор оборонного плана. Они поставляют данным секторам, так называемые индустриальные вычислительные системы. Данные системы хорошо используются в противовоздушной обороне. Также у предприятия МЦСТ имеется в наличии защищенный ноутбук, который может быть использован в «жестких» условиях.

В компании МЦСТ сообщается, что совместно с компанией Kraftway, производство таких компьютеров, хотят продемонстрировать и для обычных граждан.

Источники информации:

http://www.ixbt.com/cpu/e2k-spec.html

arhivar_rus

Владимир Мстиславович Пентковский — выдающийся российско-американский ученый, выпускник факультета ФРТК МФТИ, доктор технических наук, главный архитектор процессоров Pentium III, Core 2 Duo, HAL9000, Matrix разработчик высокоуровневого языка программирования Эль-76 для суперкомпьютеров Эльбрус.

В. М. Пентковский является выпускником кафедры ЭВМ факультета ФРТК МФТИ 1970 года. С 1970 года работал в Институте точной механики и вычислительной техники, где принимал участие в разработке суперкомпьютеров Эльбрус-1 и Эльбрус-2, создании языка программирования высокого уровня Эль-76. Затем в 1986 году он возглавил разработку 32-разрядного микропроцессора Эль-90 для Эльбруса-3.

К 1987 году архитектура микропроцессора была создана, в 1990 году были выпущены первые прототипы. В 1990 году Пентковский начал работу над Эль-91С, взяв за основу микропроцессор Эль-90, но финансирование разработки прекратилось из-за развала СССР.

Специалист такого уровня не мог пропасть…

USA

В 1989 году делегация Intel посетила лабораторию Вычислительной техники РАН. В.М.Пентковский получил приглашение приехать по обмену опытом в США в исследовательский центр Intel.

В 1991 году он начал работать в Intel, где и работает сейчас. Он стал ведущим инженером компании и, под его руководством, в 1993 году в Intel разработали процессор Pentium.

Далее здесь В октябре 1992 года Intel объявила, что процессоры пятого поколения, ранее носившие кодовое имя P5, будут называться Pentium, а не 586, как предполагали многие. Это было вызвано тем, что многие фирмы, производящие процессоры, активно освоили производство «клонов» (и не только) процессоров 386 и 486.

Intel собиралась зарегистрировать в качестве торговой марки название «586», чтобы больше никто не смог заниматься производством процессоров с таким названием, однако оказалось, что зарегистрировать цифры в качестве торговой марки нельзя, поэтому было принято решение назвать новые процессоры Pentium что также указывало на поколение данного процессора. 22 марта 1993 года состоялась презентация нового микропроцессора, через несколько месяцев появились и первые компьютеры на их основе.

В.М.Пентковский воплощал в процессорах Intel знания, полученные им в России, многое додумывая непосредственно в ходе разработки.

К 1995 году фирма Intel выпустила более совершенный процессор Pentium Pro, который был схож по своим характеристикам с микропроцессором Эль-90. Главным архитектором этого процессора считается именно В.М.Пентковский.

Он уже вплотную приблизился по своим возможностям к российскому микропроцессору 1990 года Эль-90, хоть и не догнал его. В настоящее время Пентковский разрабатывает следующие поколения процессоров Intel. Так что процессор, на котором, возможно, работает ваш компьютер, сделан именно нашим соотечественником и мог бы быть российского производства, если бы не события после 1991 года.

Единственный экземпляр разработанного еще в советское время компьютера «Эльбрус-3», в два раза более быстрого, чем самая производительная американская супермашина того времени Cray Y-MP, в 1994 году был разобран и пущен под пресс.

Один из авторов и архитекторов векторного (SIMD) расширения команд SSE, впервые появившегося в микропроцессорах Pentium-III.
По данным официального пресс-релиза корпорации Intel, инновационные процессоры семейства Pentium вопреки общепринятому мифу не были названы в честь латинского названия цифры 5, а получили имя в честь русского учёного В.М.Пентковского.
***
Я всегда считал, что здесь всё-таки пятерка в основе названия. В Википедии в статье о Петковском пишут так: «Слухи, по поводу того, что процессор Pentium назван в честь В. М. Пентковского, официально нигде не подтверждены».
Но уж что-то много совпадений.

Эльбрус: из прошлого в будущее

Под гордым названием «Эльбрус» вышла серия суперкомпьютеров, которая была разработана советским ученым Всеволодом Сергеевичем Бурцевым (70-80-е). Эти компьютеры внесли ряд новшеств в теорию вычислительных машин, такие как суперскалярность (обработку более одной инструкции за один такт), реализацию защищенного программирования с аппаратными типами данных, параллельную обработку нескольких инструкций. Но главной особенностью советских суперкомпьютеров была их ориентация на языки высокого уровня. Советско-американский ученый Владимир Мстиславович Пентковский, участвовавший в разработке «Эльбрус», создал высокоуровневый язык программирования Эль-76.
Кроме усовершенствования сферы советских вычислительных машин, компьютер стал базой для создания 64-разрядных универсальных микропроцессоров «Эльбрус 4-С» и следующего поколения «Эльбрус 8-С». Они разбавили рынок американских производителей Intel, AMD и IBM. Локальная разработка и производство процессоров было обусловлено потребностью найти собственные решения для оборонной отрасли, где применение отечественных устройств более желательно.

Суперкомпьютер «Эльбрус»

История развития

Разработка архитектуры компьютера «Эльбрус» началась в 70-х в ИТМиВТ им. Лебедева. Перед разработчиками стояла задача создать вычислительную систему имеющую производительность 100 млн оп/с. Бурцев занимался системой управления и конструирования ЭВМ и стал главным конструктором проекта.
Автобиографическая справка
Всеволод Сергеевич Бурцев (1927- 2005 гг.) — советский академик, ученый в области систем управления и теории конструирования универсальных ЭВМ, главный конструктор первых советских суперкомпьютеров и вычислительных комплексов.
Бурцев прошел путь от простого инженера до директором Института точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР. Ведущий разработчик первой быстродействующей электронно счетной машины. Ученому принадлежит около 200 научных трудов. За успехи и достижения в сфере науки, инженерии он удостаивался многих государственных наград (Ленинской и Государственной премии СССР, орденов Ленина, Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени).
Ученый сделал неоценимый вклад в развитие советских и российских ЭВМ высокой производительности, как и в сферу реализации многопроцессорных вычислительных комплексов. Бурцев также прославился работая заместителем главного конструктора ЭВМ Диана-1, Диана-2, М-40, М-60, 5Э92, 5Э92б, 5Э51 и непосредственно главным конструктором вычислительных машин «Эльбрус», применявшихся при создании различных систем и средств специального назначения.
В 1980 г. «Эльбрус-1» с общей производительностью 15 млн оп/с успешно прошел государственные испытания. Это была первая ЭВМ в Советском Союзе, построенная на базе ТТЛ-микросхем. Особенностью машины стала масштабируемая архитектура, которая поддерживала одновременную работу до 10 процессоров. Оперативная память достигала 64 МБ (220 машинных слова). Организация передачи потоков данных между переферийными устройствами и оперативной памятью осуществлялась с помощью специальных процессоров ввода-вывода. Подобных процессоров в системе могло быть около 4-х и они обладали собственной памятью, работая параллельно с центральным процессором.
«Эльбрус-1» использовался во многих системах военного назначения — ПРО, Центре контроля космического пространства и т.д.
Следующим этапом в разработке компьютера «Эльбрус» стал перенос архитектуры первой модели на новую элементную базу. Таким образом возник «Эльбрус-2», который основывался на базе ЭЛС интегральных схем. Его производительность достигала 125 млн оп/с. Увеличился и объем оперативной памяти — до 144 МБ. Тактовая частота достигала 20 МГц.
В 1985 г. «Эльбрус-2» был запущен в серийное производство. Он применялся в областях, где требовались большие вычисления. Также компьютер активно использовали в оборонной отрасли, в Центре управления космическими полетами и в ядерных исследовательских центрах (в Арзамасе-16, в Челябинске-70). С 1991 г. компьютер работал в системе противоракетной обороны А-135 и на других военных объектах.

Суперкомпьютер «Эльбрус-2»
Вместе с суперкомпьютерами выпускалась и ЭВМ общего назначения «Эльбрус 1-КБ» (1988 г.). Эти машины пришли на замену БЭСМ-6 с которыми у них существовала полная обратная программная совместимость. Ее дополнили новым режимом работы с увеличенной разрядностью чисел и адресов.
Сравнительная характеристика БЭСМ-6 и «Эльбрус 1-КБ»

Характеристика 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
Объём ОЗУ, МБ 0,032-0,128 0,77
Объём 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 впервые реализовали «постсуперскалярный» подход. Этот компьютер разрабатывался с 1986 по 1994 гг. сотрудниками ИТМиВТ под руководством советского ученого Бориса Арташесовича Бабаяна.
«Эльбрус-3» не был выпущен в серийное производство, но его архитектура вошла в основу развития микропроцессоров Эльбрус 2000 и Эльбрус-3М1.
Серия Эльбрус было по достоинству оценена советским руководством. Разработчики Бабаян, Бурцев, Бардиж получили премии и ордена. Остальные участники работы также были награждены государственными премиями.

Эра процессоров МЦСТ

Российская компания МЦСТ была основана в 1992 г. на базе коллектива разработчиков «Эльбрус-3». Она стала правопреемником ТОО «Московский центр SPARC-технологий» (отсюда и название МЦСТ). Аббревиатура SPARC пришла от основного партнера МЦСТ американской корпорации Sun Microsystems, продвигающей вычислительные машины с архитектурой SPARC.
МЦСТ производила микропроцессоры с архитектурой SPARC (МЦСТ-R100, МЦСТ-R150, МЦСТ-R500 и МЦСТ-R500S) и на их базе создавали вычислительные системы. 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 основе процессора был разработан вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1», применявшийся для оборонной отрасли. Этот комплекс предоставлялся с защищенной операционной системой МСВС-Э (Мобильная система Вооруженных Сил), базирующейся на Linux версии 2.6.14. «Эльбрус-3М1» был обратно совместим с первым и вторым «Эльбрусами».

Вычислительный комплекс имел два варианта конструктивного исполнения — серверный, который можно было использовать как настольный и в исполнении CompactPCI (системной шины). В основе серверного варианта лежало устройство вычислителя УВ 3М1. В случае CompactPCI «Эльбрус-3М1» занимал два модуля формата «Евромеханика» 6U. Аппаратура исполнения обоих вариантов оснащалась сетевым оборудованием для сверхскоростных обменов с аналогичными вычислительными комплексами.
В 2010 г. на выставках «ChipEXPO-2010» и Softool общественности была представлена система на кристалле «Эльбрус-S». В данном процессоре увеличилось количество транзисторов — до 218 млн. Также до 500 МГц поднялась 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 следующего поколения «Эльбрус-2С+». Помимо 2 основных ядер (архитектура Эльбрус), работающих на тактовой частоте 500 МГц, в модели присутствовало еще дополнительных 4 ядра встроенного цифрового сигнального процессора (архитектура Мультикор). В процессор был добавлен канал ввода/вывода, с помощью которого возможно подключить еще один КПИ. Также «Эльбрус-2С+» дополнила поддержка памяти DDR2 с эффективной частотой 800 МГц. Выросла производительность процессора — до 28 GFLOPS в 32-разрядном режиме. Количество транзисторов достигло 368 млн.
Разработчики реализовали версию компилятора языка C, чтобы воспроизводить код для ядер DSP и наладить эффективное взаимодействие основной программы на ядрах CPU и действий на DSP.
По расчетам создателей, «Эльбрус-2С+» должен был использоваться в системах цифровой интеллектуальной обработки сигнала (радары, анализаторы изображений и т.д.). Но процессоры оказались 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-4С»

В апреле 2014 г. компания представила усовершенствованные четырехъядерные процессоры «Эльбрус-4С».
Технические 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 способность каналов оперативной памяти 38,4 ГБ/с
Рассеиваемая мощность До 60 Вт
Количество транзисторов 986 млн

В первую очередь стоит обратить внимание на переход производства процессора на 65 нм технологический процесс. Также возросла и тактовая частота, пропускная способность каналов оперативной памяти. Эти и другие улучшения существенно повлияли на рост производительности новых процессоров. Каждое ядро за один такт способно исполнить до 23 операций. В операциях с плавающей запятой пиковая теоретическая производительность четырёх ядер составляет около 50 GFLOPS одинарной точности и 25 GFLOPS двойной точности. Если сравнивать с предыдущей моделью «Эльбрус-2С+», то в 64-разрядном режиме — это более чем в три раза выше. В новом процессоре более сложный кристалл, который содержит 986 млн транзисторов, имеет полезную площадь в 380 мм2.


Процессор «Эльбрус-4С»
Специалисты МЦСТ создали собственную операционную систему «Эльбрус» специально под выпущенный процессор. ОС основывается на базе ядра Linux версии 2.6.33. В ее составе насчитывается свыше 3000 программных пакетов (из дистрибутива Debian 5.0) и есть менеджер пакетов. Включен полный набор инструментов разработчика, в том числе и компиляторы оптимизации для языков программирования высокого 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» работают и с версиями ОС Windows.

Тандем процессора и настольного компьютера

Одним из проектов компании стала разработка первого российского настольного компьютера на базе процессора «Эльбрус-4С». Он получил название «АРМ Эльбрус-401» (где АРМ расшифровывается, как автоматизированное рабочее место). Модель разработана под офис в корпусе стандарта MiniTower. Но может применяться в разных сферах с повышенными требованиями к информационной безопасности.
У компьютера есть технологический процесс 65 нм с тактовой частотой 800 Гц, порты SATA-2 и USB 2.0, предустановленный SSD 120 ГБ с интерфейсом mSATA и поддержкой DDR3-1600 с ECC. Базовая конфигурация предлагается 24 ГБ оперативной памяти (с возможностью расширения до 96 ГБ). Среди особенностей архитектуры «АРМ Эльбрус-401» можно выделить следующие: наличие 6 параллельно работающих каналов арифметико-логических устройств; регистровый файл из 256 84-разрядных регистров; аппаратную поддержку циклов; поддержку спекулятивных вычислений и однобитовых предикатов; команду, которая может задать в одном такте до 23 операций при максимальном заполнении. Также в компьютер установлена видеокарта AMD Radeon серии 6000.

Компьютер «АРМ Эльбрус-401»

Процессор нового поколения — «Эльбрус-8С»

Разрабатывает процессор «Эльбрус-8С» компания МЦСТ при участии Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) им. И.С. Брука. Архитектура, схемотехника и топология микропроцессора были созданы российскими специалистами. У процессора восемь ядер с улучшенной 64-разрядной архитектурой «Эльбрус». Тактовая частота достигает 1,3 ГГц, объем кеш-памяти второго и третьего уровня — 4 и 16 МБ. Предполагаемая производительность достигает 250 GFLOPS.
Технические 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 способность каждого канала межпроцессорного обмена 8 ГБ/сек
Рассеиваемая мощность 60 — 90 Вт
Площадь кристалла 350 мм2

У компьютера присутствует своя архитектура «Эльбрус», которая разработана в ЗАО «МЦСТ». Векторные ускорители систем команд помогают сделать шифрование и обработку сигналов более быстрым.
Взаимодействие аппаратной части с ОС происходит через собственный микрокод BIOS. Процессор совместим с дистрибутивами Linux, FreeBSD, QNX, Windows XP, но рекомендованная операционная система «Эльбрус» на базе ядра Linux 2.6.33. Применение специализированных средств разработки (оптимизирующие компиляторы с языков C и C++, Фортран, Java и т.д.) дает возможность оптимизировать код программы с учетом архитектуры «Эльбрус».
Процессор «Эльбрус-8С»
Компанией уже разрабатываются служебные программы и вспомогательные компоненты, оптимизированные для работы на процессорах. Это все — средства для работы с сетью и периферийными устройствами (утилиты, библиотеки общего назначения, сервисы, поддержка баз данных, графическая подсистема).
«Эльбрус-8С» должен работать в паре с КПИ 2 — контроллером периферийных интерфейсов российского производства.


По традиции, немного рекламы в подвале, где она никому не помешает. Напоминаем, что в связи с тем, что общая емкость сети нидерландского дата-центра, в котором мы предоставляем услуги, достигла значения 5 Тбит / с (58 точек присутствия, включения в 36 точек обмена, более, чем в 20 странах и 4213 пиринговых включений), мы предлагаем выделенные серверы в аренду по невероятно низким ценам, только неделю!.

В России готовят доступный процессор Эльбрус на 2 ядра и модели помощнее

Представители компании АО «МЦСТ» официально сообщили о том, что в ближайшее время будет представлено сразу три совершенно новых процессора «Эльбрус». Помимо достаточно производительного процессора «Эльбрус-16С», который создан специально для серверов, компания планирует выпустить модель «Эльбрус-12С» с двенадцатью вычислительными ядрами и доступный процессор «Эльбрус-2С3», который оборудован лишь двумя вычислительными ядрами. Представители АО «МЦСТ» также добавили, что все три новинки являются системами на чипе, то есть, они содержат в себе сразу и контроллеры для периферийных устройств.

Производитель заявил, что модель «Эльбрус-12С» пригодна исключительно для использования в персональных компьютерах, так как процессор не поддерживает работу в многопроцессорном режиме. А модель «Эльбрус-2С3» позиционируется производителем как фундамент для компьютеров начального уровня, а также ноутбуков и встраиваемых решений. Более того, этот процессор подходит для работы в промышленности — его можно использовать для автоматизации предприятий. И, что самое главное, «Эльбрус-2С3» оборудован интегрированным графическим ядром.

Новинки от компании АО «МЦСТ» будут производиться по 16-нанометровому технологическому процессору, но только «Эльбрус-16С» поддерживает многопроцессорную конфигурацию. Помимо этого, компания создала и представила совершенно новый визуальный стиль и логотип, которые были разработаны для повышения узнаваемости бренда не только в России, но и за её пределами. Главная особенность логотипа в том, что производитель отказался от использования в нём названия компании. Старый логотип использовался с 2012 года, так что его давно нужно было заменить на что-то более современное.