Процессоры «Сделано в России. Современные отечественные процессоры как они есть

Увидев процессор Эльбрус-8С, сразу вспоминаешь старую шутку про то, что российские микропроцессоры самые большие в мире.

Корпус процессора действительно в несколько раз больше обычных процессоров, но необычен в Эльбрусе не только размер корпуса.

Сейчас в городе Иннополис под Казанью (кстати, это единственный город в России, построенный с нуля в 21 веке) проходит конференция ЦИПР - Цифровая Индустрия Промышленной России , на которой помимо процессоров Эльбрус представлены многие российские разработки и ведётся обсуждение будущего российской электроники и цифровой техники. За четыре дня в ЦИПР 2016 примут участие более трёх тысяч человек. В рамках 45 панельных сессий и 12 специальных мероприятий на конференции выступят 270 докладчиков.

Сейчас объём рынка российской электроники составляет почти три триллиона рублей.

Рост рынка российской электроники в 2015 году в различных сегментах составил от 2.5 до 15%.

В рамках выставки российских технологий на ЦИПР была показана линейка российских процессоров Эльбрус.

Предназначение этих процессоров - работа в серверах и рабочих станциях государственных учреждений и бизнес-структур, предъявляющих повышенные требования к информационной безопасности.

Процессоры Эльбрус полностью разработаны в России, в них не используются лицензированные компоненты западных компаний.

Более того, система команд у них тоже своя. Базовой операционной системой для этих процессоров является ОС "Эльбрус", построенная на базе ядра Linux. Для Эльбрус перекомпилированы многие популярные приложения. Кроме того есть режим программно-аппаратной эмуляции процессоров Intel, в котором на компьютер, построенный на процессоре Эльбрус, может быть установлена 64-битная Windows в которой успешно работают любые популярные приложения (например, 1С и Консультант Плюс).

8-ядерный 64-разрядный процессор Эльбрус-8С производится по технологии 28 нм и имеет вычислительную мощность 250 гигафлопс при рабочей частоте 1.3 ГГц. Процессор работает с обычной памятью DDR3. Полностью российская разработка гарантирует отсутствие закладок в процессоре, хоть он и изготавливается на тайваньской фабрике TSMC.

В России сейчас отлажено производство чипов лишь с техпроцессом 90 нм. По такой технологии производится одноядерный процессор Эльбрус-2СМ, который не только полностью разработан, но и произведён в России. Этот процессор может использоваться в оборудовании, не требующем больших вычислительных мощностей.

На выставке был показан работающий компьютер на процессоре Эльбрус-8С.

Сервер Эльбрус 4.4 на четырёх четырёхядерных процессорах Эльбрус-6С.

Помимо процессоров Эльбрус, на выставке было ещё много интересного, а на конференции обсуждаются такие важные темы, как перспективы внедрения в России мобильных сетей 5G, планы по созданию отечественной элементной базы, опыт производства электроники в России.

По мнению участников конференции уже через 4 года Россия сможет сама производить все критичные электронные компоненты для военных применений, а через 10 лет доля отечественных компонентов в разработках российской электроники (как военных, так и гражданских) может достигнуть 70%.

© 2016, Алексей Надёжин

Дочерняя компания «Байкал Электроникс» при участии «Ростеха» и «Роснано» с 2014 года создает микропроцессоры Baikal для персональных компьютеров и микросерверов. В августе 2015 года Экспертный совет Фонда развития промышленности одобрил 500-миллионный рублевый займ для того, чтобы выпустить процессор Baikal-T1 в массовое производство. К 2020 году на рынок поступит не менее 5 млн этих процессоров.

Для портативных устройств основными потребительскими характеристиками являются энергопотребление и производительность. И по сравнению с x86 наилучшее соотношение этих показателей достигается на процессорах с архитектурой ARM и MIPS. «Это является основной причиной неуспеха Intel в данном сегменте, - говорят в компании. - В ближайшее десятилетие можно ожидать существенного роста инвестиций в ARM и MIPS и быстрого роста соответствующих ИТ-экосистем, который повлияет и на рынок ПК - в связи с растущими требованиями к их программно-аппаратной совместимости с портативными устройствами». Baikal-T1 является первой в мире реализацией ядра MIPS Warrior P-Class P5600.

В «Байкал Электроникс» (разработчик процессоров «Байкал») выбор архитектур для своих процессоров объясняют показателями динамики мирового рынка портативной техники - гаджетов, «умных» телевизоров и пр. По оценкам компании, его рост составляет около 20% в год, по сравнению с 5% рынка персональных компьютеров. «При этом имеются предпосылки дальнейшего увеличения этого разрыва», - считают в организации.

По данным Байкал Электроникс, процессоры Байкал-Т1 можно использовать для маршрутизаторов, роутеров и другого телекоммуникационного оборудования, для тонких клиентов и офисной техники, для мультимедийных центров, систем ЧПУ. А вот процессоры Байкал-М смогут стать сердцем для рабочих ПК, для промышленной автоматизации и для управления зданиями.

Основные характеристики микропроцессора «Baikal-T1»

Процессор Байкал-M – система на кристалле, включающая энергоэффективные процессорные ядра с архитектурой ARMv8, графическую подсистему и набор высокоскоростных интерфейсов. Байкал-М может использоваться в качестве доверенного процессора с широкими возможностями защиты данных в ряде устройств B2C и В2В сегментов.

Широкое распространение архитектуры ARMv8 (AArch64) позволяет использовать огромное количество готового прикладного и системного программного обеспечения. Поддерживаются операционные системы Linux и Android, в том числе на уровне бинарных дистрибутивов и пакетов. Доступны драйверы многочисленных устройств, подключаемых к шинам PCIe и USB. В состав поставляемого «Байкал Электроникс» комплекта программного обеспечения входит ядро Linux в исходных текстах и скомпилированном виде, а также драйверы для встроенных в Baikal-M контроллеров.

Основные характеристики процессора Байкал-М

"Эльбрус"

На конференции «Цифровая индустрия промышленной России-2017» компания «Росэлектроника» представила первые образцы PC с процессорами «Эльбрус-8С» отечественного производства. По словам создателей, новый микропроцессор работает в разы быстрее, чем его предшественник, «Эльбрус-4С».

Напомним, микропроцессор Эльбрус –8С был полностью разработан в России. В 2014-м году появилась первая опытная партия, а уже в 2016-м началось серийное производство. Кристалл микропроцессора спроектирован по технологии 28 нм, имеет 8 процессорных ядер с улучшенной 64-разрядной архитектурой Эльбрус 3-го поколения, кэш-память 2-го уровня общим объёмом 4 мегабайта и 3-го уровня объёмом 16 мегабайт. Уникальность данной технологии заключается в невероятной продуктивности, ведь при тактовой частоте всего в 1,3 ГГц Эльбрус 8С имеет производительность 250 гигафлопс (то есть 250 млрд операций в секунду) на операциях с одинарной точностью, что сравнимо с последними поколениями современного семейства процессоров Intel с архитектурой X86-64: 6-ядерный Intel Core i7-4930K (поколение Ivy Bridge) при тактовой частоте 3,7-4,2 ГГц имеет теоретический пик производительности в районе 177 гигафлопс.

Базовой операционной системой для этих процессоров является ОС "Эльбрус", построенная на базе ядра Linux. Для Эльбрус перекомпилированы многие популярные приложения. Кроме того есть режим программно-аппаратной эмуляции процессоров Intel, в котором на компьютер, построенный на процессоре Эльбрус, может быть установлена 64-битная Windows в которой успешно работают любые популярные приложения (например, 1С и Консультант Плюс).

На 2018-ый год намечены испытания на следующее поколение микропроцессоров Эльбрус -16С, которые будут иметь производительность уже 1 терафлопс и технопроцессы на уровне 16нм, что, в принципе, будет соответствовать самым топовым и мощным процессорам мира. А к 2020 году компания МЦСТ собирается запустить производство процессора «Эльбрус-32С» по технологии 14 нм.

Основные характеристики микропроцессора «Эльбрус-8C

Все привыкли к тому, что на рынке микропроцессоров балом правят три крупных американских производителя: Intel, AMD и IBM. Это действительно так! Однако это не означает, что микропроцессоры больше никто не производит. Как правило, в большинстве развитых стран есть собственные «государственные» производители интегральных схем. Не стоит думать, что они пытаются каким-то образом составить конкуренцию «большой тройке» - вовсе нет. Причина локальной разработки и производства процессоров кроется несколько в другом, а именно в необходимости выпуска собственных решений для оборонной отрасли, где использование иностранной электронной базы запрещается из соображений национальной безопасности.

Само собой, ситуация характерна и для России. Главным отечественным решением являются процессоры на базе архитектуры «Эльбрус», разработкой которых занимается компания МЦСТ. В конце апреля был анонсирован скорый выход четырехъядерной модели «Эльбрус-4С», о которой и пойдет речь в сегодняшнем материале.

Однако для начала мы вернемся в прошлое и взглянем, как зарождалась архитектура «Эльбрус».

Процессор «Эльбрус» производства МЦСТ

История

Трудиться над архитектурой «Эльбрус» начали более 40 лет назад, а именно в 1973 году. Работы велись в стенах «Института точной механики и вычислительной техники имени Лебедева» (ИТМиВТ) под руководством академика Всеволода Сергеевича Бурцева - известного ученого в области систем управления и конструирования универсальных ЭВМ. Конечно же, «заказ» на подобного рода компьютерную технику поступил от военных.

Всеволод Бурцев - человек, стоящий у истоков архитектуры «Эльбрус»

Выпуск первого поколения компьютеров с архитектурой «Эльбрус» состоялся в 1980 году. Их особенностью являлась масштабируемая архитектура: они поддерживали параллельную работу до 10 процессоров одновременно. Объем оперативной памяти составлял 64 Мбайт (или 2 20 машинных слов), а быстродействие такого компьютера достигало отметки в 12 миллионов операций в секунду.

Компьютер «Эльбрус»

Однако главной инновацией «Эльбруса» была его суперскалярная архитектура - в компьютерах она применялась впервые. Как выяснилось позднее, на то время компания IBM уже имела некоторые разработки в этой области, однако довести суперскалярную архитектуру до массовых решений по разным причинам они так и не смогли. Поэтому американские производители начали использовать суперскалярную архитектуру лишь в 1990-х годах. Первыми массовыми устройствами с такой архитектурой стали процессоры Intel Pentium.

Процессор Pentium стал первой разработкой Intel, использующей суперскалярную архитектуру

Спустя пять лет после выхода первого поколения процессоров завершилась разработка компьютера «Эльбрус-2». Архитектурно он несильно отличались от «Эльбрус-1», однако в них применялась другая элементная база, что позволило поднять производительность новых процессоров более чем в 10 раз - до 125 млн операций в секунду. Также был увеличен объем оперативной памяти компьютера: с 64 Мбайт до 144 Мбайт, а пропускная способность каналов ввода/вывода составила 120 Мбайт/с.

«Эльбрус-2», как и его предшественник, был предназначен для использования в оборонной отрасли. В итоге компьютер эксплуатировался в Центре управления космическими полетами, а также в ядерных исследовательских центрах в Арзамасе-16 и Челябинске-70. Помимо этого, существовала и другая версия «Эльбрус-2», оптимизированная под более простые задачи. Она носила название «Эльбрус 1-КБ» и пришла на смену устаревающей системе БЭСМ-6, которая к тому времени использовалась уже на протяжении двух десятков лет. Разработчики сохранили программную совместимость между «Эльбрус 1-КБ» и БЭСМ-6, поэтому переход на новые компьютеры оказался вполне безболезненным.

Компьютер «Эльбрус-2»

После успешного выпуска «Эльбрус-2» полным ходом шла разработка нового компьютера, который ожидаемо получил название «Эльбрус-3». В третьем поколение устройств планировалось огромное количество архитектурных изменений. Разработчики из ИТМиВТ именовали новую архитектуру «постсуперскалярной». Данный принцип лежал в основе архитектуры будущих процессоров Intel Itanium. Поэтому, как бы это странно ни звучало, но отечественные инженеры вновь в плане внедрения инноваций опережали своих западных коллег.

Однако дальше проектирования дело не дошло. В 1994 году был создан тестовый образец процессора «Эльбрус-3», но серийное производство так и не было налажено по достаточно глупой причине: устройство оказалось совсем не востребованным. Спустя 6 лет уже инженеры компании МЦСТ пытались воплотить в жизнь идеи «Эльбрус-3» в новом процессоре «Эльбрус-2000» (также известного как Е2К), который теоретически мог стать конкурентом анонсированному процессору Intel Itanium. Однако массовое производство «Эльбруса-2000» требовали значительных финансовых вливаний, а найти инвестора разработчикам так и не удалось.

Создание МЦСТ и ее разработки

Стоит сделать небольшое отступление и сказать пару слов о МЦСТ, которая со времен «Эльбрус-3» и занимается разработкой подобных решений. Компания была основана 2 марта 1992 года как Товарищество с ограниченной ответственностью (ТОО) «Московский центр SPARC-технологий» (МЦSТ). Наличие аббревиатуры SPARC в названии связано с тем, что на тот момент компания МЦСТ рассматривала в качестве основного партнера американскую корпорацию Sun Microsystems, которая продвигала свои вычислительные машины с архитектурой SPARC. И наличие этой аббревиатуры в названии предоставляло ей существенные льготы при сотрудничестве. Например, МЦСТ получила доступ к передовым технологиям проектирования микропроцессорной техники, операционным системам, системам программирования и другим технологиям. На период развития компании это было очень существенной поддержкой. И если поначалу компания работала в тесном сотрудничестве с такими гигантами, как Sun Microsystems, Avanti, Compass, Synopsys, то вскоре инженеры МЦСТ, набравшись опыта, полностью переключились на разработку устройств по государственным заказам.

Система со SPARC-процессором МЦСТ R500

Вплоть до 2007 года МЦСТ выпускала лишь микропроцессоры с архитектурой SPARC и вычислительные системы на их базе. Собственная архитектура «Эльбрус» отошла на второй план. В период с 1997 по 2007 годы были выпущены четыре SPARC-микропроцессора: МЦСТ-R100, МЦСТ-R150, МЦСТ-R500 и МЦСТ-R500S. Также увидел свет и вычислительный комплекс «Эльбрус-90микро». Несмотря на свое название, к данной архитектуре система не имела никакого отношения.

Лишь в 2005 году возобновилась работа над архитектурой «Эльбрус», основанной на микроархитектуре VLIW (Very Long Instruction Word). А уже в 2007 году был представлен одноименный процессор. Его основные характеристики мы собрали в таблицу, которую вы можете увидеть снизу.

Конечно, для 2007 года характеристики чипа были более чем скромные - он ни в коем случае не составлял конкуренции современным процессорам, например, поколению Intel Conroe, представленному в 2006 году. «Эльбрус» уступал им по всем параметрам. Процессор выпускался по устаревшим 130-нм технологическим нормам, тогда как Intel и AMD уже освоили 65-нм техпроцесс. Как ни странно, но производство процессора было доверено тайваньской компании TSMC. Странно потому, что «камень» предназначался для использования в «оборонке», а производство на сторонних мощностях, таким образом, напрямую влияло на безопасность системы из-за возможных «закладок».

Процессор «Эльбрус»

Что касается скорости работы «Эльбруса», то его пиковая производительность в 64-разрядном режиме составляла 2,4 ГФЛОПС. Для сравнения: пиковая производительность бюджетного двухъядерного процессора Intel Core 2 Duo E4300 с актуальной на то время архитектурой Conroe и тактовой частотой 1,8 ГГц составляла 14,4 ГФЛОПС, то есть в 6 раз больше! Поэтому вы можете представить, насколько медленным был «Эльбрус» для 2007 года. Тем не менее, для оборонной отрасли производительности процессора было вполне достаточно, поэтому на его основе была создана вычислительная система «Эльбрус-3М1».

Вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1»

Комплекс «Эльбрус-3М1» поставлялся с защищенной операционной системой МСВС-Э (Мобильная система Вооруженных Сил), в основе которой лежит Linux версии 2.6.14. Кроме этого компьютер оснащался пакетом тестовых и диагностических программ, а также был обратно совместим со старыми вычислительными комплексами «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2». По уровню производительности «Эльбрус-3М1» был сопоставим с системой на базе Pentium III с тактовой частотой 500 МГц. Было проведено сравнительное тестирование в режиме совместимости с платформой x86, и «Эльбрус-3М1» превзошел в скорости процессор Intel. Помимо этого, проводилось тестирование и в «родной» платформе для системы МЦСТ. В таком режиме производительность «Эльбрус-3М1» находилась на уровне с конфигурацией на базе процессора Intel Pentium 4 с частотой 2000 МГц. Для оборонной отрасли такого уровня производительности было более чем достаточно.

Следующим этапом развития архитектуры стала система на кристалле «Эльбрус-S», выпущенная в 2010 году. Для удобства сравнения мы свели все основные характеристики процессора в следующую таблицу.

Характеристики нового процессора были улучшены в сравнении с «Эльбрусом». Прежде всего стоит отметить, что производство «Эльбрус-S» было переведено на 90-нм технологические «рельсы». Пускай в 2010 году Intel и AMD уже производили процессоры по тонкому 32-нм техпроцессу, но для отечественного устройства этот переход стал значительным шагом вперед. Тактовая частота «Эльбрус-S» составляла 500 МГц, что на 200 МГц выше, чем у «Эльбруса». Выросла и пиковая производительность: до 4 и 8 ГФЛОПС в 64-разрядном и 32-разрядном режимах соответственно. Увеличился и объем кэш-памяти второго уровня - до 2 Мбайт. Да и сам чип стал сложнее: количество транзисторов в сравнении с предшественником выросло почти в три раза.

Процессор «Эльбрус-S»

В придачу к «Эльбрус-S» МЦСТ представила контроллер периферийных устройств (КПИ) - он же «южный мост». Хаб обеспечил поддержку как «гражданских» интерфейсов, так и промышленных. Благодаря КПИ стало возможным созданием специального четырехпроцессорного рабочего модуля МВ3S/C, который используется в военной технике.

Спустя год было налажено производство следующего поколения процессоров под названием «Эльбрус-2С+». В своих пресс-релизах компания МЦСТ указывала шестиядерную архитектуру. Однако это совсем не так! «Эльбрус-2С+», по сути, является двухъядерной моделью. Он обладает двумя модулями архитектуры «Эльбрус», но также имеет и четыре ядра цифровых сигнальных процессоров (DSP) фирмы «Элвис». Помимо этого, кристалл претерпел множество изменений. Так, объем кэш-памяти второго уровня каждого из ядер составляет 1 Мбайт. Была добавлена поддержка памяти DDR2 с эффективной частотой 800 МГц, а также дополнительный канал ввода/вывода, посредством которого можно подключить еще один КПИ.

Двухъядерный процессор «Эльбрус-2С+»

Для процессора была реализована версия компилятора языка C, которая позволяет генерировать код для ядер DSP и обеспечивать эффективное взаимодействие основной программы, исполняющейся на ядрах CPU, а также процедур, исполняющихся на DSP. Забегая чуть вперед, скажем, что программировать под ядра DSP было сравнительно трудно, поэтому в следующем поколении процессоров инженеры МЦСТ от них отказались вовсе. В результате внесенных изменений производительность процессоров значительно возросла и уже составляла 28 ГФЛОПС в 32-разрядном режиме. Если сравнивать быстродействие «Эльбрус-2С+» с процессорами Intel, то отечественная разработка окажется чуть выше по скорости, чем решения Intel Core 2 Duo.

Производительность процессора можно примерно оценить по следующим диаграммам.

Результаты тестирования в пакете SPEC2000 FP

Результаты тестирования в пакете SPEC2000 Int

Помимо «Эльбрус-2С+», в тестировании участвовали процессоры Intel Pentium-M ULV (1 ГГц, кэш-память 1 Мбайт, 2х DDR-266) и Intel Atom D510 (1,66 ГГц, кэш-память 1 Мбайт, DDR2-800), а также еще один процессор компании МЦСТ - R1000. В качестве тестового программного обеспечения был выбран пакет SPEC2000. Как видно из диаграмм, в режиме FP производительность «Эльбрус-2С+» находится на заметно более высоком уровне, нежели у конкурентов. В режиме Int ситуация выравнивается, и зачастую производительность всех процессоров находится на одном уровне, хотя местами отечественные решения откровенно «проседают».

Процессоры «Эльбрус-2С+» предполагалось использовать в системах цифровой интеллектуальной обработки сигнала, таких как радары и анализаторы изображений. Однако в то же время новые чипы были более приспособлены для гражданских задач. Например, компания Kraftway даже выпустила тестовую партию моноблочных компьютеров на базе кристаллов «Эльбрус-2С+», однако дальше этого дело не пошло.

И вот в апреле 2014 года компания МЦСТ представила свою следующую разработку - четырехъядерные процессоры «Эльбрус-4С».

Архитектура процессоров «Эльбрус-4С»

Прежде чем мы начнем подробное изучение архитектуры новых процессоров «Эльбрус-4С», необходимо уделить немного внимания современной архитектуре в целом. Как вам известно, все интегральные решения можно разделить на две большие группы: CISC (Complex Instruction Set Computer) и RISC (Reduced Instruction Set Computer). Уже из названий становится понятно, что CISC-процессоры работают со сложными инструкциями, а RISC - с упрощенными. Сложность инструкций для первой категории заключается в том, что их длина не ограничена. Вдобавок к этому они могут содержать сразу несколько арифметических действий. До начала 1980-х абсолютно все процессоры имели CISC-архитектуру, однако тогдашние исследования компании IBM показали, что сложные инструкции далеко не всегда обрабатываются быстрее, чем последовательность элементарных операций, соответствующая такой сложной инструкции. Так появилась архитектура RISC, предусматривающая использование упрощенных команд.

Примером CISC-архитектуры могут считаться все x86-совместимые процессоры, однако это не совсем так. Работа таких решений базируется на ядре типа RISC. Каждый x86-процессор имеет специальный блок декодирования инструкций, который преобразует CISC-команды в RISC-инструкции.

При этом процессоры x86 являются суперскалярными. Это означает, что за один такт процессор может обрабатывать сразу несколько инструкций. В далеком прошлом процессоры не обладали суперскалярностью и исполняли за такт лишь одну операцию. Тогда это не создавало проблем. Но со временем от CPU требовалась всё более высокая производительность, да и технологические возможности позволяли создавать более сложные системы. Поэтому суперскалярность стала неотъемлемой частью процессорных архитектур. Главной проблемой суперскалярности считается то, что нельзя так просто исполнять несколько операций параллельно, поскольку между ними могут существовать зависимости. Для наглядности тут можно провести параллель с программированием: нельзя запустить на исполнение сразу две функции, если одна из них использует результирующее значение другой. Поэтому в суперскалярных процессорах есть специальная аппаратура, которая анализирует зависимости между операциями и принимает решение об очередности их исполнения.

Принцип работы архитектуры «Эльбрус»

Что касается процессоров «Эльбрус», то они базируются на архитектуре VLIW. По большому счету VLIW является развитием RISC-архитектуры и суперскалярности. Особенностью VLIW является то, что в каждой команде может содержаться до 23 элементарных операций, которые должны исполняться параллельно. При этом задача распараллеливания возлагается на компилятор, в отличие от традиционных суперскалярных архитектур, где за распараллеливание отвечают аппаратные блоки процессора. Эффективность такого метода действительно выше. Компилятор способен анализировать исходный код гораздо тщательнее, чем аппаратура RISC/CISC-процессора, и находить больше независимых операций. Поэтому в архитектуре «Эльбрус» больше параллельно работающих исполнительных устройств, чем в традиционных решениях. На многих алгоритмах она демонстрирует более высокую скорость. Кроме этого, не будем забывать, что в случае использования компилятора для распараллеливания операций отпадает надобность в специальных аппаратных блоках процессора, а это делает устройство кристалла более простым и надежным.

Принцип работы процессора «Эльбрус»

Среди других особенностей архитектуры «Эльбрус» инженеры МЦСТ выделяют следующие:

• 6 каналов арифметико-логических устройств (АЛУ), работающих параллельно;
• регистровый файл из 256 84-разрядных регистров;
• аппаратная поддержка циклов, в том числе с конвейеризацией. Повышает эффективность использования ресурсов процессора;
• программируемое асинхронное устройство предварительной подкачки данных с отдельными каналами считывания. Позволяет скрыть задержки от доступа к памяти и полнее использовать АЛУ;
• поддержка спекулятивных вычислений и однобитовых предикатов. Позволяет уменьшить число переходов и параллельно исполнять несколько ветвей программы;
• широкая команда, способная при максимальном заполнении задать в одном такте до 23 операций (более 33 операций при упаковке операндов в векторные команды).

Конечно, не забыли разработчики и о режиме x86-совместимости. Для этого в архитектуре была реализована система динамической трансляции двоичных кодов x86 в коды процессора «Эльбрус». Если говорить простым языком, то система трансляции создает виртуальную машину, в которой работает гостевая операционная система для этой разрядности. По словам разработчиков, на платформе «Эльбрус» в режиме эмуляции платформы x86 удалось запустить более 20 операционных систем (в том числе несколько версий Windows) и сотни приложений.

Разработчики МЦСТ в целях повышения безопасности пошли иным путем. Процессоры «Эльбрус-4С» поддерживают так называемое защищенное исполнение программ. Его суть заключается в том, чтобы гарантировать работу приложения только с инициализированными данными, проверять все обращения в память на принадлежность к допустимому диапазону адресов, обеспечивать межмодульную защиту (например, защищать вызывающее ПО от ошибки в библиотеке). Эти проверки осуществляются аппаратно.

Тут же стоит отметить и другую интересную функцию безопасности новых процессоров. В кристаллах «Эльбрус-4С» стек связующей информации (цепочка адресов возврата при процедурных вызовах) отделен от стека пользовательских данных и недоступен для таких вирусных атак, как подмена адреса возврата. При этом разработчики подчеркивают, что на сегодняшний день вирусов для платформы «Эльбрус» попросту не существует.

Технические характеристики «Эльбрус-4С»

В сравнении со своим предшественником процессор «Эльбрус-4С» сделал значительный шаг вперед. Помимо увеличения количества ядер до четырех, он получил множество других улучшений.

Прежде всего нужно отметить, что производство процессора было переведено на 65-нм техпроцесс. Тактовая частота CPU возросла до 800 МГц. Удвоился объем кэш-памяти команд первого уровня, теперь он составляет 128 Кбайт. А объем кэш-памяти второго уровня составляет 8 Мбайт (против 1 Мбайт у «Эльбрус-2С+»). Также значительно выросла пропускная способность каналов оперативной памяти. Эти изменения позволили добиться внушительной прибавки производительности новых процессоров. Так, в 64-разрядном режиме пиковая производительность составляет 25 ГФЛОПС, что более чем в три раза выше, чем показатель «Эльбрус-2С+». В 32-разрядном режиме производительность достигла отметки 50 ГФЛОПС. Вместе с тем возросла и сложность кристалла. «Эльбрус-4С» содержит 986 млн транзисторов, а его полезная площадь составляет 380 мм 2 .

Ближайшее будущее процессоров «Эльбрус»

Компания МЦСТ ни в коем случае не планирует снижать темпы разработки и выпуска новых решений. На 2015 год уже запланирован анонс восьмиядерного 28-нм процессора «Эльбрус-8С». Кристалл оснастят 4 Мбайт кэш-памяти второго уровня и 16 Мбайт кэш-памяти третьего уровня, а его тактовая частота составит 1300 МГц. При этом пиковая производительность достигнет отметки 250 ГФЛОПС. Планируется, что «Эльбрус-8С» будет работать в связке с контроллером периферийных устройств второго поколения (КПИ-2), который будет отличаться увеличенной до 16 Гбайт/с пропускной способностью.

Однако 8-ядерный чип является не единственным находящимся в разработке процессором МЦСТ. Компания также «допиливает» экономичный «одноголовый» чип «Эльбрус-1С+», предназначенный для использования в ноутбуках, терминалах и промышленной автоматике. Его отличительной особенностью является наличие встроенного видеоядра с поддержкой аппаратного ускорения 3D-видео. Процессор будет выпускаться в соответствии с 40-нм технологическими нормами. Производительность ядра составит около 24 ГФЛОПС, а встроенного видео - около 28 ГФЛОПС. «Эльбрус-1С+» также будет совместим с новым «южным мостом» КПИ-2, а его энергопотребление составит не более 10 Вт. Выпуск этого процессора также запланирован на 2015 год.

Заключение

Подробное изучение архитектуры процессора «Эльбрус-4С» оставило после себя двоякое впечатление. С одной стороны, не будем лукавить, по многим параметрам она является устаревшей и значительно отстает от продукции AMD и Intel. С другой стороны, отечественная электроника уже давно находится в периоде застоя, поэтому было бы глупо ожидать, что в такой ситуации процессоры МЦСТ смогут составить хоть какую-то конкуренцию западным разработкам. И здесь главное понимать, что предпринимаются реальные попытки возродить отечественную индустрию электроники. В такой ситуации выпуск «Эльбрус-4С» - очень большой шаг вперед. Тем более, что в архитектуре реализовано несколько очень интересных технологий, а со своими задачами в оборонной отрасли он справляется более чем уверенно.

У компании МЦСТ большие планы на будущее. Это и выпуск процессоров «Эльбрус-8С», и «Эльбрус-1С+». Так что следующий год во многом покажет, насколько конкурентоспособной окажется российская отрасль микроэлектроники.

Покорение «Эльбрусом»: процессор по-русски

В Интернете разошлась новость о том, что выпущен первый настольный компьютер с российским процессором «Эльбрус-4С» – и понеслось: «Вы можете поиграть в пасьянс, не закрывая блокнот, всего за 200000 рублей, гы-гы, а уже есть компьютеры размером с брелок менее чем за сто баксов, хе-хе…»

Для чтения таких новостей необходимо постоянно держать в голове два постулата: во-первых, подавляющее большинство журналистов понятия не имеет о том, о чём пишет; во-вторых, современный формат подачи новостей – это именно «А-а-а, какой кошмар!». Не говоря уж о том, что большинство СМИ в той или иной степени либеральны, и всегда готовы попытаться охаять Россию .

Что ж, давайте разберёмся с фактами , не кидаясь ни в либерализм, ни в ура-патриотизм. Что при этом ненавязчиво так «забывается»?

Во-первых , это – опытное производство. Штучное, практически предназначенное для окончательного тестирования. Стоимость ручного/лабораторного производства с промышленным оптовым сравнивать в принципе недопустимо: «5 мая СМИ сообщили о том, что российская компания МЦСТ объявила о начале продаж первых персональных компьютеров “АРМ Эльбрус-401” и серверов “Эльбрус-4.4” на базе российского процессора “Эльбрус-4С”… пока для заказа доступен только персональный компьютер “АРМ Эльбрус-401”. Сервер “Эльбрус-4.4” появится летом 2015 года. “АРМ Эльбрус-401” из первой тестовой партии обойдётся заказчикам по цене порядка 200 тысяч рублей. Однако к концу года, когда устройство планируется запустить в серийное производство, его стоимость “существенно снизится”…»

Во-вторых , большинство журналистов и читателей в меру своей недоразвитости автоматом считают, что компьютер оценивается по тому, как тянет графику последних игр, образно говоря. Но читаем: «Эльбрус-401 разработан на базе микропроцессора Эльбрус-4С и предназначен для оборудования автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов, организации микросерверов и информационных терминалов, применения в промышленной автоматизации и в системах с повышенными требованиями к информационной безопасности ». Это – не домашний компьютер, а промышленный. Совсем другие требования! Погуглите сами цены на промышленные компьютеры и их характеристики, удивитесь, если ранее не были в теме. Для них важны три параметра: надёжность, надёжность и ещё раз надёжность , и на её алтарь спокойно приносятся в жертву гигагерцы, гигабайты, бантики сбоку и новомодные разъёмы. При этом, как правило, требуется работа в реальном времени – что существенно отличается от «просто быстрой работы». Даже та «мелочь», что наш процессор не требует специального охлаждения – важна.

Обратили внимание, что продажи объявлены лишь для юридических лиц? Обычному пользователю такой компьютер не нужен – по сути, это тестовое железо для промышленных программистов, просто «то же самое железо» на столе куда удобнее, чем уже вмонтированное в промышленное устройство. Со временем «Эльбрус » (точнее, его потомки) станут трудиться на всех стратегически важных местах, где применение импортных комплектующих попросту опасно по соображениям безопасности.

В-третьих , рукопожатные журналисты исполнили хоровую оду «Вой по Бабаяну»: мол, он «Эльбрус» создал, а в «этой стране» его не оценили, и он эмигрировал в Intel со всеми своими супергениальными наработками. Не буду здесь пересказывать все легенды на эту тему, просто ознакомьтесь с давней статьёй «Ф-центра» про эту, можно честно сказать, афёру . Говоря своими словами, имел место грандиозный попил, увод в Intel команды разработчиков и намеренная работа против репутации России в области разработки процессоров, при этом «Эльбрус» Бабаяна и тот, о котором мы говорим сегодня – просто «однофамильцы». При этом в МЦСТ работал не только Бабаян, и вот этот «не только Бабаян» сейчас и достиг уровня производства и практического применения.

В-четвёртых , производительность. Опять же, если читатель хоть как-то интересовался темой производительности, то должен помнить, как Intel и AMD соревновались, кто в каком тесте побеждает – включая написание новых, которые использовали новые особенности моделей, но ещё долгое время не используемых разработчиками программного обеспечения. А тут – принципиально различные архитектуры, и сравнивать производительность «в лоб" просто некорректно. Вот короткое видео на тему с пояснениями:

Да, ко времени выпуска в 1991 году МС 1504 устарел напрочь.

Однако тут нельзя забывать, что отставание по микроэлектронике было – и тут оно начало по факту сокращаться. К Горбачёвской «перестройке» СССР вообще имел очень крупный экономическо-технологический задел: экономика потихоньку росла в целом, в плане космоса мы были впереди всех, и на этом можно было очень некисло зарабатывать, были уникальные разработки и в других областях – от ускорителей и до экранопланов, вот и в компьютерном плане подтягивались на мировой уровень. Более того, и в плане обороны и международной ситуации было всё устойчиво. Внутри страны можно было уже заняться и лёгкой промышленностью на потребном уровне, освободив часть ресурсов. Другими словами, к концу XX века Советский Союз осуществил бы «переход от количества к качеству» в области высоких технологий, а в плане быта решил бы проблему «джинсов и жвачек». После чего «парадная витрина капитализма» сдулась бы сама собой.

Более подробную и разнообразную информацию о событиях, происходящих в России, на Украине и в других странах нашей прекрасной планеты, можно получить на Интернет-Конференциях , постоянно проводящихся на сайте «Ключи познания» . Все Конференции – открытые и совершенно безплатные . Приглашаем всех просыпающихся и интересующихся…

Российский процессор Эльбрус-8С

Добрый день, уважаемые читатели. Сегодняшняя тема будет очень интересна заядлым патриотам. Россия вперед!!! А поговорим мы сегодня о российских процессорах «Эльбрус » и «Байкал ». Очень жаль, что статью уж никак нельзя назвать «Процессоры российского производства », потому что по факту производятся они в восточной Азии (как и большинство электроники мировых лидеров), а не в России. Но вполне можно гордиться тем, что Россия одна из немногих стран мира, которая способна разрабатывать свои микропроцессоры, ведь за ними стоит будущее.

А есть среди вас те, кто для поиска статьи вбили в Яндексе фразу «русские процессоры »? Если говорить о людях, то «Не все россияне русские ». А если говорить о процессорах, то они российские . Инфа 100%, я проверял!

Итак, что мы имеем на сегодня? А сегодня у нас первая половина 2017 года и российские процессоры неугомонно развиваются.

Российские процессоры «Процессор-9» с поддержкой памяти DDR4

Что мы видим в подзаголовке? С поддержкой ! Это означает не что иное, как то, что Процессор-9 будет составлять прямую конкуренцию существующим гигантам Intel и AMD. Тут уж можно действительно гордиться Россией.

Что же такое Процессор-9? Это кодовое название топового российского процессора Эльбрус-16С от компании МЦСТ. Планируется, что он начнет выпускаться в 2018 году. Будет два варианта процессора с 8 и 16 ядрами. В общем, характеристики процессора вот:

Основные технические характеристики процессора Эльбрус-16С (Процессор-9)

Ранее уже продавались компьютеры на базе российских процессоров Эльбрус-4 С, но стоили они заоблачную сумму денег. Это обуславливалось тем, что не было налажено массовое производство процессоров. Эти компьютеры были скорее экспериментальными образцами, потому и стоили до 400 000 рублей. В случае же с Эльбрус-16С ситуацию исправит массовое производство процессоров в Тайване. К тому же производитель должен понимать, что при такой цене ни о какой конкурентоспособности и речи быть не может.

Почему бы нам не сопоставить информацию о всей линейке процессоров Эльбрус? Интересно ведь.

Были еще разработки процессоров, которые не прошли государственную аттестацию. Но это было давно и не правда.

А что вы думаете о российских процессорах? Вы бы купили компьютер за 400000 только потому, что он российский? Пишите, пообщаемся на эту тему.

Российские процессоры Эльбрус в сравнении с Intel

Знаю, что очень многих интересует сравнение российских процессоров с процессорами Intel. В этом нет ничего удивительного, русские – гордый народ, и поэтому мы хотим сравнивать свои достижения с самыми лучшими. А компания Intel такими как раз и являются в мире компьютерных процессоров.

В общем, блуждает в сети некая табличка со сравнением процессоров Эльбрус с Intel, а вот насколько она достоверная решайте сами. Как я понимаю, таблица эта не новая, потому что сравнение происходит не с самыми новыми процессорами Intel, но некоторые из них все же язык не поворачивается назвать старыми. Тем более часть из них это мощные серверные процессоры Intel Xeon. В таблице вы сможете сравнить основные технические характеристики, а также производительность процессоров в Гигафлопсах.

В общем вот и сама таблица сравнения процессоров. Вставляю ее в таком виде, в котором нашел, не судите строго. Жаль, что там только сравнение Эльбрус и Интел, а процессоров Байкал там нет, но думаю, найдутся еще энтузиасты, которые поправят этот недочет.

Российские процессоры Эльбрус: сравнение с Intel

Российские процессоры Байкал-Т1 и Байкал-М

Если процессоры Эльбрус предназначены сугубо для компьютеров и готовы конкурировать с другими фирмами-изготовителями , то процессоры Байкал предназначены больше для промышленного сегмента и не столкнутся с такой жесткой конкуренцией. Однако уже разрабатываются и процессоры Байкал-М, которые можно будет использовать для настольных ПК.

Процессор Байкал-Т1

По данным Байкал Электроникс, процессоры Байкал-Т1 можно использовать для маршрутизаторов, роутеров и другого телекоммуникационного оборудования, для тонких клиентов и офисной техники, для мультимедийных центров, систем ЧПУ. А вот процессоры Байкал-М смогут стать сердцем для рабочих ПК, для промышленной автоматизации и для управления зданиями. Уже интереснее! Но подробной информации о технических характеристиках пока нет. Знаем только, что он будет работать на 8 ядрах ARMv8-A и будет иметь на борту до восьми графических ядер ARM Mali-T628 и, что тоже немаловажно, производители обещают сделать его очень энергоэкономным. Посмотрим, что из этого выйдет.

Пока писал статью сделал запрос в АО «Байкал Электроникс», и ответ не заставил себя долго ждать. Уважаемый Малафеев Андрей Петрович (менеджер по связям с общественностью и корпоративным мероприятиям) любезно поделился с нами самой свежей информацией о процессоре Байкал-М .

Первые инженерные образцы процессора Байкал-М компания планирует выпустить уже осенью этого года. А дальше цитирую, дабы ни коем образом не исказить суть информации:

— Начало цитаты —

Процессор Байкал-M – система на кристалле, включающая энергоэффективные процессорные ядра с архитектурой ARMv 8, графическую подсистему и набор высокоскоростных интерфейсов. Байкал-М может использоваться в качестве доверенного процессора с широкими возможностями защиты данных в ряде устройств B 2C и В2В сегментов.

Области применения Байкал-М

• моноблок, автоматизированное рабочее место, графическая рабочая станция;
• домашний (офисный) медиа-центр;
• сервер и терминал видеоконференций;
• микросервер;
• NAS уровня небольшого предприятия;
• маршрутизатор / брандмауэр.

Высокая степень интеграции процессора Baikal —M позволяет разрабатывать компактные продукты, в которых основная доля добавленной стоимости приходится на отечественный процессор. Наличие полной информации о логической схеме и физической топологии микросхемы в сочетании с доверенным программным обеспечением и соответствующими аппаратными решениями позволяет использовать процессор в составе систем, предназначенных для обработки конфиденциальной информации.

Применяемое ПО

Широкое распространение архитектуры ARMv8 (AArch64) позволяет использовать огромное количество готового прикладного и системного программного обеспечения. Поддерживаются операционные системы Linux и Android, в том числе на уровне бинарных дистрибутивов и пакетов. Доступны многочисленных устройств, подключаемых к шинам PCIe и USB. В состав поставляемого «Байкал Электроникс» комплекта программного обеспечения входит ядро Linux в исходных текстах и скомпилированном виде, а также драйверы для встроенных в Baikal-M контроллеров.

Основные характеристики процессора Байкал-М

• 8 ядер ARM Cortex-A57 (разрядность 64 бит).
• Рабочая частота до 2 ГГц.
• Аппаратная поддержка виртуализации и технологии Trust Zone на уровне всей СнК.
• Интерфейс с оперативной памятью – два 64-битных канала DDR3/DDR4-2133 с поддержкой ECC
• Кэш-память – 4 МБ (L2) + 8 МБ (L3).
• Восьмиядерный графический сопроцессор Mali-T628.
• Видеотракт, обеспечивающий поддержку HDMI , LVDS
• Аппаратное декодирование видео
• Встроенный контроллер PCI Express поддерживает 16 линий PCIe G en. 3.
• Два контроллера 10-гигабитной сети Ethernet, два контроллера гигабитной сети Ethernet. Контроллеры поддерживают виртуальные сети VLAN и приоритезацию трафика.
• Два контроллера SATA 6G , обеспечивающих скорость обмена данными до 6 Гбит/с каждый.
• 2 канала USB v.3.0 и 4 канала USB v.2.0.
• Поддержка режима доверенной загрузки.
• Аппаратные ускорители, поддерживающие ГОСТ 28147-89 , ГОСТ Р 34.11-2012.
• Энергопотребление – не более 30 Вт.

— Конец цитаты —

Что скажете, друзья? Российские процессоры вас впечатлили или оставили равнодушными? Лично я верю в великое будущее российских цифровых технологий!

Вы дочитали до самого конца?

Была ли эта статься полезной?

Да Нет

Что именно вам не понравилось? Статья была неполной или неправдивой?
Напишите в клмментариях и мы обещаем исправиться!