Эльбрус (процессорная архитектура)
«Эльбрус» — процессорная архитектура и одноимённое семейство универсальных VLIW-микропроцессоров, разрабатываемых российской компанией МЦСТ при участии ИНЭУМ, продолжая развитие процессорных технологий советских вычислительных комплексов «Эльбрус».
Наименование[править | править код]
Наименование «Elbrus» — акроним от англ. ExpLicit Basic Resources Utilization Scheduling — «явное планирование использования основных ресурсов».
Особенности[править | править код]
 | В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
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, как это реализовано на x86[уточнить].
Работа с периферией в процессоре обеспечивается через контроллеры серии КПИ (контролер периферийных устройств) — название серии южных мостов, разработанных компании МЦСТ для компьютеров на процессорах Эльбрус и МЦСТ R. Серия КПИ (2010) предназначена для процессоров 4С, 2СМ, 2С+ и МЦСТ R1000В, серия КПИ-2 — для 8С, 1С+, МЦСТ R1000, в последующих моделях процессора южный мост встроен, однако сохранена возможность подключать дополнительно контроллер КПИ-2 для расширения набора периферии.
Производство[править | править код]
В связи с ограниченным спросом процессоры «Эльбрус» производят малыми сериями под заказ, используются две площадки — завод Микрон в Зеленограде (техпроцесс до 90 нм) и фабрика TSMC в Синьчжу, Тайвань. В 2017 году планировалось наладить выпуск Эльбрус-4СМ — адаптированную версию Эльбрус-4С под мощности завода «Микрон», но предприятие не смогло перейти на необходимый для этого техпроцесс 65 нм.
Санкции[править | править код]
 | Этот раздел не завершён. |
Из-за санкций против РФ производство российских процессоров «Эльбрус» и «Байкал», возможно, придется переносить с тайваньского завода в Китай, на это понадобится полтора-два года, заявил в интервью «Газете.Ru» исполнительный директор Консорциума отечественных разработчиков систем хранения данных РосСХД Олег Изумрудов.
До марта 2022 года процессоры «Байкал» и «Эльбрус» выпускала тайваньская компания TSMC. В 2022 году готовые партии данных процессоров не отпускались в Россию[1].
Совместимые операционные системы[править | править код]
Операционные системы, поддерживающие процессоры архитектуры «Эльбрус»: QNX (российская сборка ЗОСРВ «Нейтрино-Э» КПДА.10965-01), ОСРВ «БагрОС-4000»[2], также выпущен ряд дистрибутивов Linux — ОС Эльбрус, МСВС, ALT Linux, Astra Linux Special Edition «Ленинград», Лотос[3][4].
Список процессоров[править | править код]
| Наименование процессора[5] | Эльбрус 2000 | Эльбрус-S | Эльбрус-2С+ | Эльбрус-4С | Эльбрус-1С+ | Эльбрус-8С[6] | Эльбрус-8СВ[7] | Эльбрус-2С3[8] | Эльбрус-12С[9] | Эльбрус-16С | Эльбрус-32C |
| Год выпуска | 2005 | 2010 | 2011 | 2014 | 2016
1 квартал |
2015
(серийно с 2016) |
(серийно с 2020) | (в планах 2021) | (в планах 2022) | (в планах 2022) | по плану в 2025 инж. образец |
| Техпроцесс, нм | 130 | 90 | 90 | 65 | 40 | 28 | 28 | 16 | 16 | 16[10] | 7 |
| Архитектура | Эльбрус 1 поколение | Эльбрус 2 поколение | Эльбрус 2 поколение[11], ElCore9 (DSP) | Эльбрус 3 поколение[12] | Эльбрус 4 поколение[13], MGA2, Vivante GC2500 (3D-ускоритель) | Эльбрус 4 поколение[14][15] | Эльбрус 5 поколение[16][17] | Эльбрус 6 поколение[10],
PowerVR GC6650[8] |
Эльбрус 6 поколение[10] | Эльбрус 6 поколение[10] | Эльбрус 7 поколение |
| Версия системы команд | 1 | 2 | 2 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 | 6 | 6 | 7 |
| Количество ядер | 1 | 1 | 2 (+4 DSP) | 4 | 1 (+1 3D, +1 2D) | 8 | 8 | 2 (+1 3D, +2 2D, +4 видео)[8] | 12 | 16[10] | 32 |
| Тактовая частота, МГц | 300 | 500 | 500 | 800 | 1000 | 1300 | 1500 | 2000 | 2000 | 2000[10] | 2500 |
| Производительность (32 бита), Гфлопс | 4,8 | 8 | 28 | 50 | 24 | 250 | 576 | 192 | 1152 | 1500[10] | 3000 |
| Производительность (64 бита), Гфлопс | 2,4 | 4 | 8 | 25 | 12 | 125 | 288 | 96 | 576 | 750[10] | 1500 |
| Потребляемая мощность, Вт | 6 | 20 | 25 | 45 | 10 | 80 | 90 | 10 | 95 | 130 | |
| Команд на 1 такт | 23 | 23 | 23 | 23 | 25 | 25 (41 в векторном режиме) | 50 | 50 | 50 | 50 | |
| Кеш уровня 1, КБ (данные + команды) | 64 + 128 | (64 + 128) / ядро | (64 + 128) / ядро | (64 + 128) / ядро | (64 + 128) / ядро | (64 + 128) / ядро | |||||
| Кеш уровня 2, МБ | 0,25 | 2 | 2 | 8 | 2 | 4
0,5 / ядро |
4
0,5 / ядро |
4
2 / ядро |
12
1 / ядро |
16
1 / ядро |
|
| Кеш уровня 3, МБ | 16 | 16 | 24 | 32 | 64 суммарно 1+2+3 | ||||||
| Тип встроенного контроллера памяти | - | DDR2-500 | DDR2-800 | DDR3-1600 | DDR3-1600 | DDR3-1600 | DDR4-2400 | DDR4-3200 ECC[8] | DDR4-3200 ECC | DDR4-3200 ECC[10] | DDR5 ECC |
| Количество каналов обмена с памятью | - | 1 | 1 | 3 | 2 | 4 | 4 | 2[8] | 2 | 8[10] | 6 |
| Пропускная способность шины памяти, Гбайт/с | 4,8 | 8 | 12,8 | 38,4 | 25,6 | 51,2 | 68,3 | 51,2 | 51,2 | 200 | 170 |
| Площадь кристалла, мм² | 189 | 142 | 289 | 380 | 122 | 321 | 350 | 222 | 300 | 618 | |
| Число транзисторов, млн | 75,8 | 218 | 368 | 986 | 375 | 2730 | 3500 | 6000 | |||
| Число слоёв металла | 8 | 9 | 9 | 9 | |||||||
| Тип корпуса | HFCBGA 900 | HFCBGA 1156 | HFCBGA 1296 | HFCBGA 1600 | HFCBGA 1156 | FCBGA 2028 | FCBGA 2028 | FCBGA 1903 | HFCBGA 4804 | ||
| Максимальное число ядер в системе
с общей памятью (прямое соединение) |
2 | 4 | 8 | 16 | 32 | 32 | 2 | 24 | 64 | 128 | |
| Максимальное число ядер в системе
с общей памятью (через чип-коммутатор) |
- | 16 | 32 | 64 | |||||||
| Каналы межпроцессорного обмена ccLVDS | - | 3 | 3 | 3 | 0 | 3 | 3 | 0 | 1 | 3 | |
| Пропускная способность одного канала ccLVDS, Гбайт/с | - | 4 | 4 | 12 | 16 | ||||||
| Пропускная способность канала ioLVDS, Гбайт/с | - | 2 | 2 | 4 | 8 | 8 | 8 | 9,6 | |||
| Комплексирование машин через каналы RDMA | до 2 | до 4 | до 4 | до 4 | |||||||
| Пропускная способность канала ввода-вывода/RemoteDMA, Гбайт/с | 2 | 2 | 2 | 4 | |||||||
| Южный мост | на базе FPGA | КПИ | КПИ | КПИ | КПИ2 | КПИ2 | КПИ2 | встроен | встроен | встроен | встроен |
Примечания[править | править код]
- ↑ Тайвань взял «Байкалы» и «Эльбрусы» в заложники и не хочет отпускать. Дата обращения: 24 декабря 2022. Архивировано 22 декабря 2022 года.
- ↑ Техническое описание ОС РВ «БагрОС-4000». Дата обращения: 28 февраля 2020. Архивировано 28 февраля 2020 года.
- ↑ ОС Лотос для платформы Эльбрус. Дата обращения: 28 октября 2020. Архивировано 4 ноября 2020 года.
- ↑ ОС «Лотос» поддерживается на отечественной аппаратной платформе Эльбрус. Дата обращения: 28 октября 2020. Архивировано 31 октября 2020 года.
- ↑ Владимир Иванов (07.05.2014). "Первый в мире обзор российского 4-ядерного процессора Эльбрус-4С". ZOOM.CNews. Архивировано из оригинала 14 мая 2014. Дата обращения: 13 мая 2014.
{{cite news}}: Проверьте значение даты:|date=(справка) - ↑ Микропроцессор «Эльбрус-8С» (ТВГИ.431281.016). www.mcst.ru. МЦСТ (2016). Дата обращения: 24 февраля 2020. Архивировано 30 марта 2018 года.
- ↑ Центральный процессор «Эльбрус-8СВ». Дата обращения: 24 февраля 2020. Архивировано 27 декабря 2019 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 Трушкин Константин Александрович. [http://mcst.ru/files/60365c/d5dece/615775/90a70b/mtsst_trushkin_16_3.pdf Линейка процессоров Эльбрус и основные компоненты аппаратно-программной платформы "Эльбрус"] // mcst.ru. — 2021. Архивировано 27 февраля 2021 года.
- ↑ Создатели «Эльбруса» представили новый процессор — в 300 раз мощнее 16.02.2021. Дата обращения: 20 апреля 2021. Архивировано 9 июля 2021 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Первый во многом. В России показали 16-ядерный процессор Эльбрус-16С. Дата обращения: 20 ноября 2020. Архивировано 5 декабря 2020 года.
- ↑ Каталог продукции МЦСТ — 2017. Дата обращения: 3 марта 2022. Архивировано 3 марта 2022 года.
- ↑ «Рэйдикс» представила управляющее ПО для российской аппаратной платформы «Эльбрус-8С». Дата обращения: 3 марта 2022. Архивировано 3 марта 2022 года.
- ↑ Центральный процессор «Эльбрус-1С+» (ТВГИ.431281.017). Дата обращения: 3 марта 2022. Архивировано 19 сентября 2018 года.
- ↑ Центральный процессор «Эльбрус-8С» (ТВГИ.431281.025). Дата обращения: 24 февраля 2020. Архивировано 30 марта 2018 года.
- ↑ МЦСТ. Центральный процессор «Эльбрус-8С» (ТВГИ.431281.016) (рус.). www.mcst.ru. Дата обращения: 24 февраля 2020. Архивировано 30 марта 2018 года.
- ↑ Центральный процессор «Эльбрус-8СВ» (ТВГИ.431281.023). Дата обращения: 3 марта 2022. Архивировано 3 марта 2022 года.
- ↑ МЦСТ. Центральный процессор «Эльбрус-8СВ» (ТВГИ.431281.023) (рус.). www.mcst.ru. Дата обращения: 24 февраля 2020. Архивировано 27 декабря 2019 года.
Ссылки[править | править код]
- elbrus.ru — официальный сайт Эльбрус
- Краткое описание архитектуры «Эльбрус» Архивная копия от 25 февраля 2020 на Wayback Machine
- Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства «Эльбрус» Архивная копия от 10 января 2020 на Wayback Machine (книга, PDF, 2013)
- ALT Linux — Архитектура «Эльбрус» Архивная копия от 20 октября 2021 на Wayback Machine
- Зинченко Виктор Александрович. Российская платформа «Эльбрус». Решения и применение. ineum.ru.
