"אלברוס" - מעבד ברוסיה. מפרט והיסטוריה של

מאז השקתה של טכנולוגיית המחשב בארצנו, את העיצוב של מערכות בעלות ביצועים גבוהים נחשב לאחד היעדים החשובים ביותר של המדע הלאומי. מאז שנות ה -90 במחקר היו קשורים עם מצב חדש מן היסוד - את הצורך ליישם את הפיתוח החדש על בסיס מיקרו מעבדים רוסית. התוצאה נוצרה "אלברוס" - מעבד, ב כוח המחשוב שלה אינו נחות הדגמים הזרים הטובים ביותר.

היסטוריה של יצירה

נכון לעכשיו, רק כמה מדינות ברחבי העולם מתכננות מחשבים עם מעבד של עיצוב משלו - בארצות הברית, בריטניה, יפן וסין. ברור כי בתוך החלפה אבטחה וייבוא רוסיה גם דורש מעבד כי הוא מספיק כדי לעמוד בדרישות של הכוחות המזוינים, רשויות אכיפת החוק, הממשל והחינוך. אפשרי אחד - ואת המסחור של המוצר. אחרי עשרות שנים של עבודה פעילה של מדענים ומהנדסים של ספארק-טכנולוגית מרכז מוסקבה (MCST) הוא לא מתבייש להציג את ההתפתחות האחרונה של 2014-15 השנים: שמונה-מעבד "8C אלברוס". אבל לפני שהאירוע ההיסטורי הועברה דרך ארוכה של חישובים תיאורטיים ומחקר מעשי.

בשנת חשיבות מצטיינים ברית המועצות בפיתוח טכנולוגיית מחשב יש לנו עבודה אקדמית ס א לבדבה. הקבוצה בראשות אותו באקדמיה למדעים של מכון המכניקה עדינה ו מחשבים והטכנולוגיה (ITM ו- VT) נוצרה על ידי מכונה חישוב אלקטרוני (מחשבים) חמש עשרה דגמים - מהצינור הראשון מכונית במהירות גבוהה מעגל משולב.

"אלברוס-1"

הרעיון של הקווים האדריכליים, שהתגלם מעבד רוסית "אלברוס", נולד בשנת 1969. הסיבה להתפתחות הייתה הצורך "אינטלקטואליזציה" של מערכות אסטרטגיות. הפך למעצב הראשי VS בורצב, מומחה מצטיינים במדעי המחשב, אקדמיה מאוחר.

בשנת 1979, המדינה ITM ו- VT עמלה יוצגה על ידי הדור הראשון של מורכבות מחשוב מרובות מעבדים "אלברוס" (IAC). המעבד תוכנן בהתבסס על-היגיון TTL. המערכת בשימוש בתעשיית החימוש.

"אלברוס-2"

הדור השני של MVK "אלברוס" אחרי שש שנים, עבר את המבחן בהצלחה. המעבד ועל בסיס הרכיבים החדש היה פיתוח לאומי לחלוטין. המערכת התבססה על מהירות גבוהה מעגלים משולבים עם סדרת IC-100 היגיון מצמיד פולט. ביצועים "אלברוס-2" בתצורת desyatiprotsessornoy היה 125 מיל. בשנייה.

ERM נבנתה בצורה מודולרית עם אמינות מוגברת. הודות למהירות והגמישות של המתחם שמש במשך שנים רבות במתקני מפתח מערכות אסטרטגיות. ייחודי עבור מאפייני הזמן שלה הושג יישום ERM ופיתוח של מספר רעיונות מתקדמים בארגון של תהליך החישוב.

"אלברוס-3"

השלב הבא (1986-1994) היה יצירת הדור השלישי של MVK "אלברוס". המעבד הוא עכשיו אפילו יותר רכיבים אלקטרוניים עצמה - מושלמים יותר. מנהל הפרויקט נבחר המקביל חבר האקדמיה למדעים ב א Babayana. אגב, הוא תרם תרומות יסוד להתפתחות MVK "אלברוס-1" ו "אלברוס-2".

הערכת היתרונות וחסרונות של אותם פתחו את הארכיטקטורה סופר-סקלארית מיושמת הדור השני של ה- ERM, בוריס Artashesovich הציע יישום מתקדם יותר של מושג מילת הוראה רחבה. לפני קריסת הברית של מומחים הצליח להרכיב אבטיפוס אך מימון כפי השלטונות החדשים הפסיקו.

עכשווי

המשך קו פרויקט זה קשור לפעילות של ZAO MCST. במבנה שלה, mikroelektronschiki המקומי המוביל ביצוע הימור בסיסי על שימוש טכנולוגיית המיקרו, החל ליצור שתי סדרות של מעבדים ומערכות מחשב המבוססים על אותם. עבודות אלו עזרו אז ליצור מעבד רוסית חזק "אלברוס" שחרור 2014.

בסיס פרויקט עבור הסדרה הראשונה היה ארכיטקטורת המעבד הפתוחה אדריכלות Scalable (SPARC), שצוינה על ידי סאן מיקרוסיסטמס. «R» משפחת מעבדי נוצרו על בסיס זה.

הבסיס של הסדרה השנייה היא הארכיטקטורה המקורית של "אלברוס", לפתח את העקרונות שאושרו ו שנקבעו IAC-3 (במקור הוא נקרא "אדריכלות E2K»). יש נוצרו ארבעה סוגים בסיסיים של מעבדים. לפיכך, "אלברוס" (CPU): השוואה של דגמים ניתנת בטבלה שלהלן.

"אלברוס-4C"

אחת הפיתוח המוצלח האחרון של החברה היה מעבד MCST "-4C אלברוס." הארכיטקטורה שלה מבוססת על העיצוב המקורי, אשר שימש כבסיס VLIW ארכיטקטורה. בחישוב מעבד ליבות אחראיות 4 800 MHz, זיכרון מטמון 2 MB על כל ליבה.

למרות עַתִיקוּת לכאורה מבחינת טכנולוגיית הייצור (גדול, בתדירות קטנה, טכנולוגיה בתהליך "של המאה שעברה" 65 ננומטר), יעילות מכשיר אלקטרוני ניתן להשוות עם סדרת אינטל "i". עם צריכת חשמל פחות (45W) הביצועים שלו עד 50 GFLOPS. לשם השוואה, הדגם הישן אינטל Core i7-975 מהדורת אקסטרים בעל קיבולת של 53 GFLOPS בתדירויות וצריכת הספק גבוהים בהרבה. מעבד רוסית מודרני זה "אלברוס" שנת דגם 2014 הועמד במבחן יצא בסדרה.

"אלברוס-8C"

נראה כי פעם האבולוציה נגמרה, הגיע תורו של פריצת הדרך המהפכנית עבור המיקרואלקטרוניקה מקומי. ZAO "MCST" יחד עם המכון מכונה בקרה אלקטרונית פתח ופיקת דור חדש של עיצובי מוצר הנדסי. לייצור תעשייתי של הכנת מעבד "8C אלברוס" נוצר על טכנולוגיית תהליך 28 ננומטר.

המכשיר יעבוד בד בבד עם הבקר לבין ההתפתחות הלאומית KPI-2. למרות הבקר עד לשחרורן על טכנולוגיית תהליך 65 ננומטר, זה תומך בשלושה בקר רשת Gigabit Ethernet, 20 קווי PCI-Express אוטובוס 2.0, שמונה 2.0 של יציאות USB, שמונה יציאות SATA. תקשורת עם המעבד היא 16 Gb / s.

מאפיינים טכניים

יצרן חשף את המאפיינים העיקריים של "אלברוס" המערכת החדשה:

• מעבד - 8 ליבות בלי gipertredinga.
• גודל קריסטל - 350 מ"מ ^2.
• מטמון ברמה שנייה עבור כל ליבה - 512 קילו.
• מטמון ברמה השלישית היא נפוצה - 16 MB.
• ביצוע לכל מחזור - 30 פעולות.
• תדירות שעון - 1.3 GHz, כאשר הפרמטרים הללו מובטחים פעולה רציפה של כל זמני ההגבלה הגרעיניים, גם אם עומס מאה אחוז אחד.
• ביצועים (Peak) - 250 GFLOPS.
• Power - 60-90 וואט.
• רישיון עצמאות מאינטל, תוך הבטחת תמיכה למערכות הפעלה עיקריות עם x86 / אדריכלות x86-64.

כפי שאתם יכולים לראות, המעבד הרוסי "אלברוס" הדור האחרון של עד פי חמישה יותר פרודוקטיבי מאשר מודל 4C.

אדריכלות

כתוצאה חשובה של חברת ZAO MCST פיתח את הארכיטקטורה המקורית של המיקרו-מעבד "אלברוס". המעבד מיועד למקסם משאבי חומרה עבור הנתונים מדדי ביצועים. בסיווג הכללי הוא שייך לקטגוריה של אדריכלות, באמצעות העיקרון של מילת הוראה רחבה VLIW (Word הדרכה גדול מאוד), המהדר מייצר עבור רצף ביצוע מקביל של קבוצות (מילות הוראה רחבות), שבו לא מתקיימת יחסי תלות בין הצוותות בתוך הקבוצה ואת התלות ממוזערת בין הצוותים בקבוצות שונות.

לפיכך, מעבד רוסית "אלברוס" משתמש הקבלה מאוד ברמה של פעולות הוא גם בקוד התכנית. התוצאה היא מהירות אדריכלית גדולה על ידי שחרורו של פונקציות מנגנון הַקבָּלָה ארכיטקטורות סופר-סקלארית טמונות ולהעביר אותם אופטימיזציה מהדר. זה הוביל, ותכונות חשובות אחרות טבועה "אלברוס" אדריכלות - מכשירי צריכת חשמל נמוכים.

יחד עם השימוש היעיל של הקבלה בארכיטקטורה של פעולות "אלברוס" מכשיר הניח ליישם סוגים אחרים (רמות) של ההקבלה כחלק בלתי נפרדת מתהליך המחשוב:

• בעיות מקביליות ב מתחמי Multicomputer;
• בקרת מקביליות זורמת על הזיכרון המשותף;
• הקבלת וקטור.

תואם עם ארכיטקטורת x86

כדרישה בסיסית באדריכלות, מפתחים בתחילה נחשבים מתן תאימות בינארית יעילה עם ארכיטקטורת אינטל x86 המיקרו הדומיננטית. זה מיושם על בסיס תרגום דינמי מוסתר המיקרו ציוד תמיכתה "אלברוס". כמו כן קובע את המאפיינים של האדריכלות המקומית החדשה הוא הפיתוח של מחשוב מאובטח תמיכה בחומרה (מודול תכנות), באופן משמעותי מקל על העבודה של מתכנתים ליצור מערכות תוכנה גדולות עם מועדים מוגבלים.

יישום מעשי

איפה הוא מתוכנן להשתמש במעבדים רוסים? זה צריך להיות מובן כי מוצר זה נועד עם מטרה אחת - כדי לספק עצמאי, בלתי תלויה בהיצע והרישוי של מיקרואלקטרוניקה וטכנולוגית מחשב. מחשבים על המעבד "אלברוס" עם רמה גבוהה של בטיחות והגנה מפני וירוסים במחשב בביקוש בתעשייה הבטחונית, בשירותי הביטחון, מוסדות מדינה חשובים.

בינתיים, המערכת מאפשרת Windows כרגיל ו- Linux, אשר פותחת את הדרך, אם לא אל הצרכן הממוצע, כי המגזר העסקי. MCST מציעה מחשבים ושרתים מוגנים, מסוגלים לפעול בסביבות קשות.