البروس 8 وما هو التالي. المعالجات الروسية

حسنا، لقد حدث ذلك. شهد العالم أجهزة كمبيوتر تعتمد على معالج ELBRUS الروسي الجديد. Elbrus-8S هو معالج ثماني النواة تم تصنيعه باستخدام تقنية معالجة تبلغ 28 نانومتر. بالمقارنة، يستخدم الجيل الحالي من معالجات Intel Kaby Lake عملية 14 نانومتر. هل إنتل في خطر؟ هل سيلحقون بالركب أكثر من ذلك بقليل؟

لقد نسيت بطريقة ما، ولكن كان هناك أيضًا معالج من الجيل السابق. وتقول شركة Ruselectronics إن الشريحة الجديدة أسرع بخمس مرات من شريحة Elbrus-4S السابقة.

تم إصدار المعالج السابق في عام 2015، وقد تعرض للسخرية بسبب أدائه الضعيف مقارنة بالحلول من عام 1999.

حسنًا، وبالنظر إلى هذه البداية غير الناجحة قبل عامين، فإن الحل الجديد يبدو قابلاً للتطبيق تمامًا. لقد وقعنا، إذا جاز التعبير.

تضمن الشركة المصنعة للمستخدم "مستوى عالٍ من أمان المعلومات". ما الذي نتحدث عنه بالضبط غير معروف. هل حقا لا يوجد دعم للاتصال بالإنترنت؟ حتى الآن هذا هو السيناريو الأكثر أمانًا لاستخدام جهاز كمبيوتر أعرفه.

جنبًا إلى جنب مع النظام الأساسي الجديد، أظهروا تصميمًا خاصًا لجهاز الكمبيوتر Elbrus 801. كل شيء يعمل على إصدار خاص من Linux Elbrus OS.

قال نائب الرئيس التنفيذي لشركة Ruselectronics Arseny Brykin أنه يمكننا أن نتوقع ظهور الدفعة الأولى من أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Elbrus-8S في الربع الثاني من عام 2017.

أود الآن أن أجد نفسي في عالم موازٍ تخلق فيه روسيا منافسًا لشركة Intel وتبدأ بنجاح في محاربتها في سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية المحتضرة، لكن لا، للأسف، لن يحدث هذا.

إن محاولة إنشاء منتج بديل للاستيراد أمر جيد بشكل عام، لكن المستهلك النهائي لا يحتاج إليه على الإطلاق، وستقوم الجهات الحكومية بتزويد هذه الأجهزة وستكون هذه نهاية الأمر.

استنادًا إلى المعالج الدقيق Elbrus-8S، من المخطط تنظيم الإنتاج الضخم للخوادم ومحطات العمل ومعدات الكمبيوتر الأخرى المخصصة للاستخدام في الوكالات الحكومية وهياكل الأعمال التي زادت متطلباتها لأمن المعلومات، وكذلك للاستخدام في مجال الأمن العالي. - حوسبة الأداء ومعالجة الإشارات والاتصالات. سيتم تصنيع عينات هندسية لخادم رباعي المعالجات يعتمد على معالجات Elbrus-8C بأداء 1 تيرافلوب في نهاية عام 2014.

تم تطوير الهندسة المعمارية المحلية Elbrus في روسيا ولها عدد من الميزات الفريدة. وتشمل هذه:

القدرة على إجراء ما يصل إلى 25 عملية على كل نواة لكل دورة آلة، مما يضمن الأداء العالي بتردد معتدل على مدار الساعة؛

تقنية الترجمة الثنائية الديناميكية، والتي تسمح بالتنفيذ الفعال للتطبيقات وأنظمة التشغيل الموزعة في رموز ثنائية x86، بما في ذلك الوضع متعدد الخيوط؛

دعم وضع الحوسبة الآمنة مع التحكم الخاص بالأجهزة في سلامة بنية الذاكرة، مما يسمح بمستوى عالٍ من أمان المعلومات لأنظمة البرامج التي تستخدمها.

نظام التشغيل الأساسي لمنصة Elbrus هو Elbrus OS، المبني على Linux kernel. يدعم نظام برمجة المنصة لغات C، C++، Java، Fortran-77، Fortran-90.

الخصائص الرئيسية للمعالج الدقيق الذي يجري تطويره:

المعالج الدقيق الذي يتم تطويره متوافق مع الجسر الجنوبي KPI-2 الذي يتم تطويره.

سنة الإنجاز المتوقعة: 2015

لقد اعتاد الجميع على حقيقة أن ثلاث شركات أمريكية كبيرة تهيمن على سوق المعالجات الدقيقة: Intel وAMD وIBM. هذا صحيح! ومع ذلك، هذا لا يعني أنه لم يعد أحد ينتج المعالجات الدقيقة. وكقاعدة عامة، فإن معظم البلدان المتقدمة لديها شركات تصنيع "الدولة" الخاصة بها للدوائر المتكاملة. لا ينبغي للمرء أن يعتقد أنهم يحاولون التنافس بطريقة أو بأخرى مع "الثلاثة الكبار" - ليس على الإطلاق. ويكمن سبب التطور المحلي وإنتاج المعالجات بشكل مختلف إلى حد ما، وهو الحاجة إلى إنتاج حلولنا الخاصة لصناعة الدفاع، حيث يُحظر استخدام القاعدة الإلكترونية الأجنبية لأسباب تتعلق بالأمن القومي.

وبطبيعة الحال، فإن الوضع هو أيضا نموذجي بالنسبة لروسيا. الحل المحلي الرئيسي هو المعالجات المستندة إلى بنية Elbrus، والتي يتم تطويرها بواسطة شركة MCST. في نهاية شهر أبريل، تم الإعلان عن الإصدار الوشيك لنموذج Elbrus-4C رباعي النواة، والذي سيتم مناقشته في مادة اليوم.

ومع ذلك، أولاً، سوف نعود بالزمن إلى الوراء ونلقي نظرة على كيفية ولادة عمارة إلبروس.

بدأ العمل على عمارة إلبروس منذ أكثر من 40 عامًا، وبالتحديد في عام 1973. تم تنفيذ العمل داخل أسوار معهد ليبيديف للميكانيكا الدقيقة وتكنولوجيا الكمبيوتر (ITMiVT) تحت قيادة الأكاديمي فسيفولود سيرجيفيتش بورتسيف، العالم الشهير في مجال أنظمة التحكم وتصميم أجهزة الكمبيوتر العالمية. وبطبيعة الحال، جاء "الطلب" لهذا النوع من أجهزة الكمبيوتر من الجيش.

تم إطلاق الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر ذات بنية Elbrus في عام 1980. كانت ميزتها عبارة عن بنية قابلة للتطوير: فقد دعمت التشغيل المتوازي لما يصل إلى 10 معالجات في وقت واحد. وكانت سعة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) 64 ميجابايت (أو 220 كلمة آلية)، ووصلت سرعة هذا الكمبيوتر إلى 12 مليون عملية في الثانية.

ومع ذلك، كان الابتكار الرئيسي لإلبروس هو هندسته المعمارية فائقة السلمية - فقد تم استخدامه في أجهزة الكمبيوتر لأول مرة. كما اتضح لاحقًا، في ذلك الوقت كان لدى شركة IBM بالفعل بعض التطورات في هذا المجال، لكنها لم تتمكن من جلب بنية السلمية الفائقة إلى الحلول الجماعية لأسباب مختلفة. لذلك، بدأ المصنعون الأمريكيون في استخدام بنية السلمية الفائقة فقط في التسعينيات. كانت الأجهزة الأولى التي تم إنتاجها بكميات كبيرة بهذه البنية هي معالجات Intel Pentium.

بعد خمس سنوات من إطلاق الجيل الأول من المعالجات، تم الانتهاء من تطوير الكمبيوتر Elbrus-2. من الناحية المعمارية، لم يكن مختلفا تماما عن Elbrus-1، لكنهم استخدموا قاعدة عناصر مختلفة، مما جعل من الممكن زيادة أداء المعالجات الجديدة بأكثر من 10 مرات - ما يصل إلى 125 مليون عملية في الثانية. تمت أيضًا زيادة حجم ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر: من 64 ميجابايت إلى 144 ميجابايت، وبلغ إنتاجية قنوات الإدخال/الإخراج 120 ميجابايت/ثانية.

تم تصميم Elbrus-2، مثل سابقتها، للاستخدام في صناعة الدفاع. ونتيجة لذلك، تم تشغيل الكمبيوتر في مركز التحكم في الطيران الفضائي، وكذلك في مراكز الأبحاث النووية في أرزاماس-16 وتشيليابينسك-70. بالإضافة إلى ذلك، كان هناك إصدار آخر من Elbrus-2، مُحسّن للقيام بمهام أبسط. كان يطلق عليه "Elbrus 1-KB" واستبدل نظام BESM-6 القديم، والذي كان قيد الاستخدام في ذلك الوقت لمدة عقدين من الزمن. حافظ المطورون على توافق البرامج بين Elbrus 1-KB وBESM-6، لذلك تبين أن الانتقال إلى أجهزة كمبيوتر جديدة كان غير مؤلم تمامًا.

بعد الإصدار الناجح لـ Elbrus-2، كان تطوير جهاز كمبيوتر جديد، والذي كان من المتوقع أن يُطلق عليه اسم Elbrus-3، على قدم وساق. في الجيل الثالث من الأجهزة، تم التخطيط لعدد كبير من التغييرات المعمارية. أطلق مطورو شركة ITMiVT على البنية الجديدة اسم "ما بعد السلمية الفائقة". هذا المبدأ هو الأساس الذي تقوم عليه بنية معالجات Intel Itanium المستقبلية. لذلك، بغض النظر عن مدى غرابة الأمر، كان المهندسون المحليون متقدمين مرة أخرى على زملائهم الغربيين من حيث إدخال الابتكارات.

ومع ذلك، فإن الأمور لم تذهب أبعد من التصميم. في عام 1994، تم إنشاء عينة اختبارية لمعالج Elbrus-3، ولكن لم يتم إطلاق الإنتاج الضخم أبدًا لسبب غبي إلى حد ما: فقد تبين أن الجهاز لا يحظى بشعبية على الإطلاق. وبعد 6 سنوات، حاول مهندسو MCST تنفيذ أفكار Elbrus-3 في معالج Elbrus-2000 الجديد (المعروف أيضًا باسم E2K)، والذي من الممكن أن يصبح نظريًا منافسًا لمعالج Intel Itanium المعلن عنه. ومع ذلك، يتطلب الإنتاج الضخم لـ Elbrus-2000 استثمارات مالية كبيرة، وفشل المطورون في العثور على مستثمر.

إنشاء MCST وتطوراتها

من المفيد إجراء استطراد بسيط وقول بضع كلمات عن MCST، التي تعمل على تطوير حلول مماثلة منذ Elbrus-3. تأسست الشركة في 2 مارس 1992 تحت اسم مركز موسكو لشراكة ذات مسؤولية محدودة (LLP) لمركز موسكو لتقنيات SPARC (MCST). يرجع وجود الاختصار SPARC في الاسم إلى حقيقة أن شركة MCST في ذلك الوقت كانت تعتبر الشركة الأمريكية Sun Microsystems، التي روجت لأجهزة الكمبيوتر الخاصة بها بهندسة SPARC، شريكًا رئيسيًا لها. ووجود هذا الاختصار في الاسم قدم لها فوائد كبيرة عند التعاون. على سبيل المثال، تمكنت MCST من الوصول إلى التقنيات المتقدمة لتصميم تكنولوجيا المعالجات الدقيقة وأنظمة التشغيل وأنظمة البرمجة وغيرها من التقنيات. أثناء تطوير الشركة، كان هذا دعمًا كبيرًا للغاية. وإذا عملت الشركة في البداية بالتعاون الوثيق مع عمالقة مثل Sun Microsystems و Avanti و Compass و Synopsys، فسرعان ما تحول مهندسو MCST، بعد أن اكتسبوا الخبرة، بالكامل إلى تطوير الأجهزة للطلبات الحكومية.

حتى عام 2007، أنتجت MCST فقط المعالجات الدقيقة ذات بنية SPARC وأنظمة الحوسبة المبنية عليها. تلاشت الهندسة المعمارية لإلبروس في الخلفية. بين عامي 1997 و2007، تم إصدار أربعة معالجات SPARC الدقيقة: MCST-R100، MCST-R150، MCST-R500 وMCST-R500S. كما رأى مجمع الحوسبة Elbrus-90micro النور. وعلى الرغم من اسمه، لم يكن للنظام أي علاقة بهذه البنية.

فقط في عام 2005، تم استئناف العمل على بنية Elbrus، استنادًا إلى البنية الدقيقة لـ VLIW (كلمة التعليمات الطويلة جدًا). وبالفعل في عام 2007، تم تقديم معالج يحمل نفس الاسم. لقد جمعنا خصائصه الرئيسية في جدول يمكنك رؤيته أدناه.

بالطبع، في عام 2007، كانت خصائص الشريحة أكثر من متواضعة - لم تكن قادرة على المنافسة مع المعالجات الحديثة، على سبيل المثال، جيل Intel Conroe، الذي تم تقديمه في عام 2006. وكان "البروس" أدنى منهم من جميع النواحي. تم إنتاج المعالج باستخدام معايير تكنولوجية قديمة تبلغ 130 نانومتر، بينما أتقنت Intel وAMD بالفعل تقنية المعالجة 65 نانومتر. ومن الغريب أن إنتاج المعالج عُهد به إلى شركة TSMC التايوانية. إنه أمر غريب لأن "الحجر" كان مخصصًا للاستخدام في صناعة الدفاع، وبالتالي أثر الإنتاج في منشآت تابعة لجهات خارجية بشكل مباشر على أمان النظام بسبب "الإشارات المرجعية" المحتملة.

أما بالنسبة لسرعة Elbrus، فقد كان أعلى أداء لها في وضع 64 بت هو 2.4 GFLOPS. للمقارنة: كان الأداء الأقصى لمعالج Intel Core 2 Duo E4300 ثنائي النواة مع بنية Conroe الحالية وتردد الساعة 1.8 جيجا هرتز هو 14.4 جيجا هرتز، أي 6 مرات أكثر! لذلك، يمكنك أن تتخيل مدى بطء إلبروس لعام 2007. ومع ذلك، كان أداء المعالج كافياً تماماً لصناعة الدفاع، لذلك تم إنشاء نظام الحوسبة Elbrus-3M1 على أساسه.

تم تزويد مجمع Elbrus-3M1 بنظام تشغيل آمن MSVS-E (النظام المحمول للقوات المسلحة)، والذي يعتمد على إصدار Linux 2.6.14. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز الكمبيوتر بمجموعة من برامج الاختبار والتشخيص، وكان أيضًا متوافقًا مع أنظمة الكمبيوتر القديمة Elbrus-1 وElbrus-2. من حيث الأداء، كان Elbrus-3M1 مشابهًا لنظام قائم على Pentium III بتردد ساعة يبلغ 500 ميجاهرتز. تم إجراء اختبار مقارن في وضع التوافق مع النظام الأساسي x86، وتجاوز Elbrus-3M1 معالج Intel في السرعة. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء الاختبار أيضًا على المنصة "الأصلية" لنظام MCST. في هذا الوضع، كان أداء Elbrus-3M1 على مستوى التكوين القائم على معالج Intel Pentium 4 بتردد 2000 ميجاهرتز. بالنسبة لصناعة الدفاع، كان هذا المستوى من الإنتاجية أكثر من كاف.

كانت المرحلة التالية في تطوير الهندسة المعمارية هي نظام Elbrus-S على الرقاقة، الذي تم إصداره في عام 2010. ولتسهيل المقارنة قمنا بتلخيص جميع الخصائص الرئيسية للمعالج في الجدول التالي.

تم تحسين خصائص المعالج الجديد مقارنة بـ Elbrus. بادئ ذي بدء، تجدر الإشارة إلى أن إنتاج Elbrus-S تم نقله إلى "قضبان" تكنولوجية مقاس 90 نانومتر. على الرغم من أن Intel وAMD كانتا تنتجان بالفعل معالجات باستخدام تقنية معالجة رفيعة تبلغ 32 نانومتر في عام 2010، إلا أن هذا التحول كان خطوة مهمة إلى الأمام بالنسبة للأجهزة المحلية. كان تردد ساعة Elbrus-S 500 ميجا هرتز، وهو أعلى بمقدار 200 ميجا هرتز من تردد Elbrus. كما زاد أداء الذروة أيضًا: ما يصل إلى 4 و8 GFLOPS في وضعي 64 بت و32 بت، على التوالي. تمت أيضًا زيادة حجم ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني - حتى 2 ميجابايت. وأصبحت الشريحة نفسها أكثر تعقيدًا: فقد تضاعف عدد الترانزستورات ثلاث مرات تقريبًا مقارنة بسابقتها.

بالإضافة إلى Elbrus-S، قدمت MCST وحدة تحكم في الأجهزة الطرفية (PDC) - تُعرف أيضًا باسم "الجسر الجنوبي". قدم المركز الدعم لكل من الواجهات "المدنية" والصناعية. بفضل KPI، أصبح من الممكن إنشاء وحدة عمل خاصة بأربعة معالجات MB3S/C، والتي تُستخدم في المعدات العسكرية.

وبعد مرور عام، تم إطلاق إنتاج الجيل التالي من المعالجات المسمى Elbrus-2C+. أشارت شركة MCST في بياناتها الصحفية إلى بنية سداسية النواة. ومع ذلك، هذا ليس صحيحا على الإطلاق! Elbrus-2C+ هو في الأساس نموذج ثنائي النواة. يحتوي على وحدتين معماريتين من طراز Elbrus، ولكنه يحتوي أيضًا على أربعة مراكز لمعالج الإشارات الرقمية (DSP) من Elvis. وبالإضافة إلى ذلك، شهدت الكريستال العديد من التغييرات. وبالتالي، فإن حجم ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الثاني لكل نواة هو 1 ميجابايت. تمت إضافة دعم لذاكرة DDR2 بتردد فعال يبلغ 800 ميجاهرتز، بالإضافة إلى قناة إدخال/إخراج إضافية، يمكنك من خلالها توصيل مؤشر أداء رئيسي آخر.

تم تنفيذ إصدار مترجم لغة C للمعالج، والذي يسمح لك بإنشاء تعليمات برمجية لمراكز DSP وضمان التفاعل الفعال بين البرنامج الرئيسي الذي يعمل على مراكز وحدة المعالجة المركزية والإجراءات التي تعمل على DSP. بالنظر إلى الأمام قليلاً، لنفترض أن برمجة نوى DSP كانت صعبة نسبيًا، لذلك في الجيل التالي من المعالجات، تخلى عنها مهندسو MCST تمامًا. ونتيجة للتغييرات، زاد أداء المعالج بشكل ملحوظ ووصل بالفعل إلى 28 جيجافلوب في وضع 32 بت. إذا قارنا أداء Elbrus-2C+ مع معالجات Intel، فسيكون التطوير المحلي أسرع قليلاً من حلول Intel Core 2 Duo.

يمكن تقدير أداء المعالج تقريبًا من خلال الرسوم البيانية التالية.

بالإضافة إلى Elbrus-2C+، شمل الاختبار معالجات Intel Pentium-M ULV (1 جيجا هرتز، 1 ميجا بايت ذاكرة تخزين مؤقت، 2x DDR-266) وIntel Atom D510 (1.66 جيجا هرتز، 1 ميجا بايت ذاكرة تخزين مؤقت، DDR2-800)، بالإضافة إلى معالج آخر. المعالج من MCST - R1000. تم اختيار الحزمة SPEC2000 كبرنامج اختبار. كما يتبين من الرسوم البيانية، في وضع FP، يكون أداء Elbrus-2C+ عند مستوى أعلى بشكل ملحوظ من أداء منافسيه. في وضع Int، يتم تسوية الوضع، وغالبًا ما يكون أداء جميع المعالجات على نفس المستوى، على الرغم من أن الحلول المحلية "تتراجع" بشكل علني في بعض الأماكن.

وكان من المفترض أن يتم استخدام معالجات Elbrus-2C+ في أنظمة معالجة الإشارات الرقمية الذكية، مثل الرادارات وأجهزة تحليل الصور. ومع ذلك، في الوقت نفسه، كانت الرقائق الجديدة أكثر ملاءمة للمهام المدنية. على سبيل المثال، أصدرت شركة Kraftway مجموعة اختبارية من أجهزة الكمبيوتر المتكاملة القائمة على بلورات Elbrus-2C+، لكن الأمور لم تذهب إلى أبعد من ذلك.

وفي أبريل 2014، قدمت شركة MCST تطورها التالي - معالجات Elbrus-4C رباعية النواة.

بنية معالجات Elbrus-4C

قبل أن نبدأ بدراسة تفصيلية لمعمارية معالجات Elbrus-4C الجديدة، من الضروري أن نولي القليل من الاهتمام للهندسة المعمارية الحديثة بشكل عام. كما تعلم، يمكن تقسيم جميع الحلول المتكاملة إلى مجموعتين كبيرتين: CISC (كمبيوتر مجموعة التعليمات المعقدة) وRISC (كمبيوتر مجموعة التعليمات المخفضة). بالفعل من الأسماء، يصبح من الواضح أن معالجات CISC تعمل مع تعليمات معقدة، ومعالجات RISC تعمل مع مبسطة. تكمن صعوبة تعليمات الفئة الأولى في أن طولها غير محدود. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تحتوي على عدة عمليات حسابية في وقت واحد. حتى أوائل الثمانينيات، كانت جميع المعالجات تتمتع ببنية CISC، لكن أبحاث IBM في ذلك الوقت أظهرت أن التعليمات المعقدة لا تتم دائمًا معالجتها بشكل أسرع من تسلسل العمليات الأولية المقابلة لمثل هذه التعليمات المعقدة. هكذا ظهرت بنية RISC، التي تستخدم أوامر مبسطة.

يمكن اعتبار جميع المعالجات المتوافقة مع x86 مثالاً على بنية CISC، لكن هذا ليس صحيحًا تمامًا. يعتمد تشغيل مثل هذه الحلول على نواة من نوع RISC. يحتوي كل معالج x86 على وحدة فك تشفير تعليمات خاصة تقوم بتحويل تعليمات CISC إلى تعليمات RISC.

في الوقت نفسه، تعتبر معالجات x86 ذات سلمية فائقة. وهذا يعني أن المعالج يمكنه معالجة عدة تعليمات مرة واحدة خلال دورة ساعة واحدة. في الماضي البعيد، لم تكن المعالجات تمتلك سلمية فائقة وكانت تؤدي عملية واحدة فقط في كل دورة على مدار الساعة. ولم يخلق مشاكل بعد ذلك. ولكن مع مرور الوقت، كانت هناك حاجة إلى أداء أعلى بشكل متزايد من وحدة المعالجة المركزية، وسمحت القدرات التكنولوجية بإنشاء أنظمة أكثر تعقيدًا. لذلك، أصبحت السلمية الفائقة جزءًا لا يتجزأ من بنيات المعالج. المشكلة الرئيسية في السلمية الفائقة هي أنه من المستحيل تنفيذ عدة عمليات بالتوازي بسهولة، حيث قد تكون هناك تبعيات بينها. من أجل الوضوح، يمكننا هنا إجراء توازي مع البرمجة: لا يمكنك تشغيل وظيفتين في وقت واحد إذا كانت إحداهما تستخدم القيمة الناتجة للأخرى. لذلك، تحتوي المعالجات السلمية الفائقة على معدات خاصة تقوم بتحليل التبعيات بين العمليات وتقرر ترتيب تنفيذها.

أما معالجات Elbrus فهي مبنية على معمارية VLIW. بشكل عام، يعد VLIW بمثابة تطوير لبنية RISC والسلمية الفائقة. الميزة الخاصة لـ VLIW هي أن كل أمر يمكن أن يحتوي على ما يصل إلى 23 عملية أولية يجب تنفيذها بالتوازي. في هذه الحالة، يتم إسناد مهمة الموازاة إلى المترجم، على عكس بنيات السلمية الفائقة التقليدية، حيث تكون وحدات أجهزة المعالج مسؤولة عن الموازاة. فعالية هذه الطريقة أعلى بالفعل. المترجم قادر على تحليل كود المصدر بشكل أكثر شمولاً من أجهزة معالج RISC/CISC وإيجاد المزيد من العمليات المستقلة. لذلك، يوجد في بنية Elbrus أجهزة تشغيل متوازية أكثر من الحلول التقليدية. يوضح سرعة أعلى في العديد من الخوارزميات. بالإضافة إلى ذلك، دعونا لا ننسى أنه إذا تم استخدام المترجم لموازنة العمليات، فلن تكون هناك حاجة لوحدات معالج الأجهزة الخاصة، وهذا يجعل تصميم الشريحة أبسط وأكثر موثوقية.

ومن بين الميزات الأخرى لمعمارية Elbrus، يسلط مهندسو MCST الضوء على ما يلي:

• 6 قنوات من وحدات المنطق الحسابي (ALUs) تعمل بالتوازي؛
• ملف تسجيل مكون من 256 سجل 84 بت؛
• دعم الأجهزة للحلقات، بما في ذلك خطوط الأنابيب. يزيد من كفاءة استخدام موارد المعالج.
• جهاز ضخ مسبق للبيانات غير متزامن قابل للبرمجة مع قنوات قراءة منفصلة. يسمح لك بإخفاء التأخير من الوصول إلى الذاكرة وتحقيق الاستفادة الكاملة من وحدة ALU؛
• دعم حسابات المضاربة والمسندات ذات البت الواحد. يسمح لك بتقليل عدد التحولات وتنفيذ عدة فروع للبرنامج بالتوازي؛
• أمر واسع، قادر على تحديد ما يصل إلى 23 عملية في دورة ساعة واحدة (أكثر من 33 عملية عند تجميع المعاملات في تعليمات المتجهات).

بالطبع، لم ينس المطورون وضع التوافق x86. ولهذا الغرض، طبقت البنية نظامًا للترجمة الديناميكية للرموز الثنائية x86 إلى رموز معالج Elbrus. بعبارات بسيطة، يقوم نظام الترجمة بإنشاء جهاز افتراضي يعمل فيه نظام تشغيل ضيف لهذه البتات. وفقًا للمطورين، على منصة Elbrus، في وضع محاكاة النظام الأساسي x86، كان من الممكن تشغيل أكثر من 20 نظام تشغيل (بما في ذلك عدة إصدارات من Windows) ومئات التطبيقات.

يجدر قول بضع كلمات حول أداء المعالج في وضع المحاكاة. ومن المتوقع أن ينخفض ​​قليلاً (بحوالي 20-30%). وفي الوقت نفسه، أصبحت بعض قدرات Elbrus-4S غير متاحة.

على الرغم من أن جهاز Elbrus الجديد مخصص أيضًا للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر المنزلية العادية، إلا أن مجال تطبيقه الرئيسي لا يزال هو الصناعة العسكرية وأجهزة الكمبيوتر الصناعية. لذلك، كما كان من قبل، أولى مهندسو MCST اهتمامًا خاصًا لمسألة سلامة البلورات الجديدة. إحدى الثغرات الأمنية الأكثر شهرة هي تجاوز سعة المخزن المؤقت، والذي يحدث عندما يكتب المعالج بيانات تتجاوز المساحة المخصصة في الذاكرة. يتيح ذلك للمهاجمين تشغيل تعليمات برمجية عشوائية على الكمبيوتر. لقد ظلت AMD وIntel تحاربان المشكلة لفترة طويلة من خلال تقنيات No eXecute Bit وExecute Disable Bit، لكن فعاليتهما ليست عالية كما نود.

ومن أجل تحسين السلامة، اتخذ مطورو MCST طريقًا مختلفًا. تدعم معالجات Elbrus-4C ما يسمى بالتنفيذ الآمن للبرنامج. جوهرها هو التأكد من أن التطبيق يعمل فقط مع البيانات التي تمت تهيئتها، والتحقق من جميع عمليات الوصول إلى الذاكرة للتأكد من أنها تنتمي إلى نطاق العناوين الصالح، وتوفير الحماية بين الوحدات (على سبيل المثال، حماية برنامج الاتصال من الأخطاء في المكتبة). يتم إجراء هذه الفحوصات في الأجهزة.

ومن الجدير بالذكر أيضًا ميزة أمان أخرى مثيرة للاهتمام للمعالجات الجديدة. في بلورات Elbrus-4C، يتم فصل مجموعة معلومات الاتصال (سلسلة عناوين الإرجاع للمكالمات الإجرائية) عن مجموعة بيانات المستخدم ولا يمكن الوصول إليها من قبل هجمات الفيروسات مثل انتحال عنوان الإرجاع. في الوقت نفسه، يؤكد المطورون أنه اليوم ببساطة لا توجد فيروسات لمنصة Elbrus.

الخصائص التقنية لـ "Elbrus-4S"

بالمقارنة مع سابقتها، حقق معالج Elbrus-4C خطوة مهمة إلى الأمام. بالإضافة إلى زيادة عدد النوى إلى أربعة، فقد حصل على العديد من التحسينات الأخرى.

بداية تجدر الإشارة إلى أنه تم نقل إنتاج المعالج إلى تقنية المعالجة 65 نانومتر. ارتفع تردد ساعة وحدة المعالجة المركزية إلى 800 ميجا هرتز. لقد تضاعف حجم ذاكرة التخزين المؤقت لتعليمات المستوى الأول، ويبلغ الآن 128 كيلو بايت. ويبلغ حجم ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني 8 ميجابايت (مقابل 1 ميجابايت لـ Elbrus-2C+). كما زاد عرض النطاق الترددي لقنوات ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بشكل ملحوظ. أتاحت هذه التغييرات تحقيق زيادة مذهلة في أداء المعالجات الجديدة. وبالتالي، في وضع 64 بت، يصل الأداء الأقصى إلى 25 GFLOPS، وهو أعلى بثلاث مرات من رقم Elbrus-2C+. في وضع 32 بت، وصل الأداء إلى 50 GFLOPS. وفي الوقت نفسه، زاد تعقيد البلورة أيضًا. يحتوي Elbrus-4S على 986 مليون ترانزستور، وتبلغ مساحتها المفيدة 380 مم2.

المعالج الدقيق Elbrus-4S (1891VM8YA)- معالج دقيق عالمي متعدد النواة وعالي الأداء، تم تصميمه وفقًا لبنية Elbrus المحسنة.

إلبروس-8SV وإلبروس-16S

يقوم كل نواة معالج بفك تشفير ما يصل إلى 23 عملية في دورة الساعة وإرسالها للتنفيذ.

Elbrus-4C عبارة عن نظام على شريحة يحتوي على 4 مراكز حوسبة وذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الثاني بسعة إجمالية تبلغ 8 ميجابايت و3 وحدات تحكم في الذاكرة و3 قنوات اتصال بين المعالجات وقناة إدخال/إخراج.

تردد ساعة التشغيل للدائرة الدقيقة هو 800 ميجا هرتز. البلورة مصنوعة وفقًا للمعايير التكنولوجية البالغة 65 نانومتر، ومتوسط ​​تبديد الطاقة 45 وات. الوسائل متاحة لتقليل تبديد الطاقة بشكل كبير.

النطاق الرئيسي لتطبيق معالجات Elbrus-4C هو الخوادم وأجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المدمجة القوية المصممة للعمل في المناطق ذات المتطلبات المتزايدة للجوانب التالية:

• أمن المعلومات
• نطاق الحرارة الشغالة
• مدة دورة حياة المنتج

تتيح ميزات بنية Elbrus إمكانية الاستخدام الفعال لمعالج Elbrus-4C في أنظمة معالجة الإشارات الرقمية الذكية وفي النمذجة الرياضية والحسابات العلمية وغيرها من المجالات ذات المتطلبات المتزايدة لقدرة الحوسبة.

يمكن العثور على معلومات إضافية في الأخبار المخصصة لاستكمال اختبارات المعالج.

ملاحظة: أثناء العمل في المشروع، تم استخدام اسم العمل "Elbrus-2S" للمعالج.

صفات

صالة عرض

نشرت مدونة الفيديو الخاصة بـ Maxim Gorshenin مراجعة للكمبيوتر المحلي النهائي "Elbrus-801 PC" استنادًا إلى المعالج الروسي "Elbrus-8S" ثماني النواة. ويذكر أن الإنتاج الضخم للمنتج الجديد سيبدأ في الربع الثاني من عام 2017.

وفقًا للبيانات المنشورة مسبقًا في وسائل الإعلام الروسية، يعد Elbrus-8S تطورًا روسيًا بالكامل: تم تصميم الهندسة المعمارية والدوائر وطوبولوجيا المعالج الدقيق من قبل متخصصين من معهد آلات التحكم الإلكترونية (INEUM) وشركة MCST.

تم إصدار المعالج الروسي الجديد Elbrus-8S. ليس مضحكا جدا هذه المرة

تحتوي الشريحة على 8 نوى مع بنية Elbrus محسنة 64 بت من الجيل الثالث. حجم الذاكرة المؤقتة للمستويين الثاني والثالث هو 4 و 16 ميجابايت على التوالي. تردد الساعة لكل نواة Elbrus-8S هو 1.3 جيجا هرتز. يصل الأداء المزعوم إلى 250 جيجا فلوب (مليارات عمليات الفاصلة العائمة في الثانية). يتم توفير تكنولوجيا التصنيع 28 نانومتر.

يوجد في الفيديو من قناة Maxim Gorshenin الكثير من المعلومات المثيرة للاهتمام حول جهاز Elbrus-801 PC الجديد المبني على هذا المعالج ثماني النواة:

قصة مثيرة للاهتمام من نفس المصدر حول لوحات Elbrus-8S:

أخبر أصدقاءك على الشبكات الاجتماعية عن المقال!

تم إصدار أول أجهزة كمبيوتر وخوادم تعتمد على معالجات Elbrus 8C

معلومة

المعالج الدقيق « إلبروس-8S"(1891VM10Ya) هو معالج عالي الأداء للأغراض العامة مع بنية Elbrus المحسنة التي تسمح لك بإجراء ما يصل إلى 25 عملية في كل دورة على مدار الساعة في كل نواة - 250 مليار عملية فاصلة عائمة في الثانية. تم تصميمه وتصنيعه وفق معايير تقنية 28 نانومتر، مما يقلل من استهلاك الطاقة.

مميزات "البروس-8S":

• بنية Elbrus الأصلية، توفر أداءً عاليًا في الحسابات الرياضية والتشفير ومعالجة الإشارات الرقمية.
• دعم الأجهزة للحوسبة الآمنة. مكدس استدعاء منفصل يوفر مزايا من وجهة نظر أمن المعلومات.
• تنفيذ الرموز الثنائية في مجموعة تعليمات Intel x86 وx86-64 باستخدام الترجمة الديناميكية دون إعادة ترجمة البرامج.
• تتراوح درجة الحرارة الممتدة من -60 إلى +85 درجة.

يتيح لك وجود 4 قنوات للوصول إلى الذاكرة و3 قنوات لتبادل المعالجات إنشاء أنظمة حوسبة قابلة للتطوير توفر معالجة ونقل المعلومات بسرعة عالية.

صفات

AWP Elbrus 401 هو أول كمبيوتر روسي مزود بمعالج مصنوع في روسيا. إلبروس 401 الخصائص والتعليقات والوصف.

وكان الكثيرون ينتظرون خروجه أول كمبيوتر روسيوأخيراً بدأ وجوده، وظهر جهاز كمبيوتر يعمل بمحطة عمل آلية إلبروس-401مع معالج مصنوع في روسيا.

المعالج "البروس-8S"! 28 نانومتر. اذهب روسيا!

على الرغم من عدم وجود ذلك، إلا أن الإصدار السابق 1 من الكمبيوتر الروسي Elbrus 4.4 قد تم إصداره قبله بالفعل.

دعونا نرى ما هو مصنوع وما هي خصائص Elbrus-401. يتم تجميع الكمبيوتر في علبة MiniTower وهو ليس رخيصًا على الإطلاق، على الرغم من أن سعر Elbrus-401 يجب أن ينخفض ​​في المستقبل. يعمل الحاسب الشخصي بنظام التشغيل Elbrus المبني على نواة Linux مع إمكانية تثبيت أنظمة تشغيل أخرى تدعم التشغيل على منصة Intel x86, x86-64.

هنا بعض خصائص مكان العمل الآلي للكمبيوتر Elbrus-401: التشغيل بتردد 800 ميجاهرتز، محرك أقراص ثابتة سعة 1 تيرابايت ومحرك أقراص mSATA بسعة 128 جيجابايت، وذاكرة وصول عشوائي (RAM) سعة 24 جيجابايت قابلة للتوسيع حتى 96 جيجابايت، وبطاقة فيديو من سلسلة AMD Radeon 6000،

يعد Elbrus-401 واحدًا فقط من أوائل أجهزة الكمبيوتر الروسية؛ ولسوء الحظ، فإن جهاز الكمبيوتر الشخصي ليس رخيصًا على الإطلاق. في وقت لاحق في عملية الإنتاج الضخم أسعار أجهزة الكمبيوتر Elbrusيجب أن تنخفض. وفي المستقبل أيضًا، لن تنتج روسيا أجهزة الكمبيوتر فحسب، بل ستنتج أيضًا أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية القوية.

أود أن أعرف رأيك فيما إذا كان التقنيون الروس سيكونون قادرين على التنافس مع الشركات المصنعة الأجنبية ومتى يجب أن يحدث ذلك في رأيك. اترك لك مراجعةحول مستقبل تكنولوجيا الكمبيوتر في روسيا.

• سنكون سعداء إذا تركت تعليقًا أو تعليقًا أو نصائح مفيدة أو إضافة إلى المقالة.
• هل لديك أي تعليقات حول هذا الموضوع؟ تأكد من إضافة!
• أشكركم على استجابتكم وتعليقاتكم!

لقد مرت ثلاث سنوات دون يوم واحد منذ الإعلان عن المعالج الدقيق المحلي Elbrus-8S. أذكرك أن خط معالجات Elbrus يتم تطويره بواسطة MCST JSC ويعتبر أحد أنجح التطورات المحلية في هذا المجال.

وبطبيعة الحال، فإن تطوير المعالجات المحلية لم يتوقف عند Elbrus-8C.

ومن الجدير بالذكر أن نموذج Elbrus-8S نفسه بدا واعدًا مقارنة بالتطورات الروسية السابقة. بالطبع، من المستحيل توقع منافسة حقيقية من Intel و AMD من MCST JSC. فئات الوزن ليست هي نفسها. ولكن هذا ليس ما تم تصميم هذه المعالجات من أجله. هذه مسألة أمن المعلومات والاستقلال التكنولوجي. بالطبع، أود حقًا أن أرى النجاح التجاري لخط Elbrus، ولكن نظرًا للحجم الضئيل للدفعات المشحونة، فإن تكلفة كل معالج هائلة. يجب أن نتذكر أننا لا نتحدث عن أحدث المعالج. وإن لم يكن ميؤوس منها تماما.

على مدى السنوات الثلاث الماضية، خضع نموذج 8C للتحديث. تلقى الإصدار المحسن من 8SV دعم DDR4، وزيادة مساحة الرقاقة وزيادة تردد الساعة.

تمكن مهندسو MCST JSC من ضمان زيادة في ذروة الإنتاجية بأكثر من الضعف. ومن المقرر الإصدار لعام 2018. صفحة المعالج على الموقع الإلكتروني لشركة MCST JSC.

ومع ذلك ، لا يسع المرء إلا أن يفهم أن Elbrus-8SV يعد تحديثًا عالي الجودة لمعالج قديم. ووفقا لخطط الشركة، يجب استبدال 8C و8SV بـ Elbrus-16C بحلول عام 2022. ومن المتوقع الانتقال إلى تقنية المعالجة 16 نانومتر وزيادة ثلاثة أضعاف تقريبًا في ذروة الأداء. ومن المخطط زيادة عدد النوى إلى 16، وتردد الساعة إلى 2000 ميجاهرتز.

سيحدد الوقت ما إذا كانت هذه الخطط ستتحقق. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى العملية التقنية التي من المقرر استخدامها في هذا التطوير. في حين أن تقنية 16 نانومتر لا تبدو وكأنها عملية قديمة في الوقت الحالي، فمن المرجح أن تبدو قديمة بحلول عام 2022. تقوم AMD بالفعل بإنتاج معالجات باستخدام تقنية معالجة 12 نانومتر وتقوم بتجريب 7 نانومتر. إنتل مشغولة بالانتقال إلى تقنية المعالجة 10 نانومتر.

وبطبيعة الحال، العملية التقنية ليست العامل الوحيد الذي يحدد الإنتاجية. يجب التعامل مع هذه الأرقام كمؤشر موضوعي لمستوى تطور صناعة المعالجات الدقيقة المحلية. وهي ليست سيئة كما قد تبدو للوهلة الأولى.

في عام 2011، أعلنت وزارة الصناعة والتجارة عن مناقصات "لتنفيذ أعمال البحث والتطوير في إطار البرنامج الفرعي لبرنامج الهدف الاتحادي رقم 1 الجزء 28". يسمى هذا البرنامج "تطوير قاعدة المكونات الإلكترونية والإلكترونيات الراديوية" وهو مصمم للفترة 2008-2015.

تم تنفيذ العمل على دفعتين: "تطوير معالج دقيق غير متجانس بأداء ذروة يزيد عن 150 جيجا فلوب استنادًا إلى نوى معالج عالمية عالية الأداء 64 بت" و"تطوير معالج دقيق 64 بت مع رسومات مدمجة بأداء ذروة". لأكثر من 24 Gflops. فازت شركة MCST بكلتا القطعتين. تم نقل نتائج العمل المنجز في إطار عقود مدتها ثلاث سنوات في الوقت المحدد - في ديسمبر 2015. تم استثمار 836 مليون روبل في تطوير Elbrus-8S، و410 مليون روبل في Elbrus-1C+.

يتمتع Intel Core i7-4930K بأداء يبلغ حوالي 150 Gflops، وتم إصداره في الربع الثالث من عام 2013، ويكلف 20 ألف روبل في روسيا. أداء Elbrus-1C+ قابل للمقارنة مع Intel Core i7-880، الذي تم إصداره في الربع الثاني من عام 2010، ويبدأ السعر من 25 ألف روبل.

ما هي إلبروس؟

تم استخدام بنية المعالج بواسطة MCST لأكثر من عشر سنوات وتم تحسينها فقط. Elbrus-8S عبارة عن شريحة ذات 8 نواة مصنوعة باستخدام تقنية 28 نانومتر ومصممة لمعالجة كميات كبيرة من البيانات في الوقت الفعلي. يمكن استخدام هذه الشريحة في أجهزة الكمبيوتر والأنظمة والخوادم عالية الأداء ومجمعات معالجة الإشارات الرقمية.

تم تصنيع Elbrus-1C+ باستخدام تقنية 40 نانومتر. وهو يشتمل على نواة معمارية Elbrus ونواة رسومات مع تسريع ثلاثي الأبعاد للأجهزة. المعالج مخصص للأتمتة الصناعية والمحطات الطرفية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمدمجة ذات اللوحة الواحدة.

كلا الرقائق متوفرة بكميات محدودة فقط. لم يتم وضعها في الإنتاج الضخم على نطاق واسع ولم تظهر للبيع العام.

ومن المعروف أيضًا أنه في يناير 2016، بدأت شركة United Instrument-Making Corporation في تطوير معدات محمية من التجسس الإلكتروني على Elbrus-8S، وفي 2017-2018. سيتم شراء المعالجات من قبل وزارة الداخلية.