Легенды и мифы процессора эльбрус в примерах

Первое внедрение

Первое применение «Эльбрус 801К» нашли в учреждении дополнительного образования «Кванториум», которое было открыто в Вологде 26 августа 2019 г. «Кванториум» — это сеть детских технопарков с высокотехнологичным оборудованием по всей России, где детям прививают знания в сфере ИТ.

Новыми ПК оборудовали учебный класс на 30 рабочих мест. При этом фактически в классе будут работать 13 компьютеров — 12 на два рабочих места и один на шесть. Внедрение провели концерн «Автоматика» совместно с ИНЭУМ и НЦИ.

Новый «Кванториум» оборудовали ПК на «Эльбрусах»

По словам гендиректора «Автоматики» Владимира Кабанова, «Эльбрусы» способны обеспечить работу несколько пользовательских мест одновременно, поэтому подходят для оснащения образовательных учреждений. В данный момент оборудование проходит тестирование, а разработчики договариваются с Министерством просвещения о дальнейшем масштабировании проекта.

Что мешает российскому ИТ-бизнесу выйти на глобальный рынок
Бизнес

По словам Кабанова, у «Эльбрусов» есть перспективы в сфере обучения разработчиков ПО, например, программистов и системных администраторов. Демонстрационную версию нового ПК планируется установить на площадке для обучения детей в сфере ИТ IT-cube в Вологде.

Тираж «Эльбрусов» в 2021 году

Как стало известно CNews, компания МЦСТ — разработчик
линейки российских процессоров «Эльбрус» — планирует в течение 2021 г. заказать
выпуск свыше 10 тыс. своих чипов. Об этом редакции рассказал представитель
компании Максим Горшенин.

В 2021 г. будет выпущено свыше 10 тыс. «Эльбрусов»

Как отмечает Горшенин, на часть планирующихся к выпуску
процессоров у компании уже есть предзаказы. Часть тиража пойдет на пока
неизвестные проекты. Однако назвать примерное соотношение чипов первой и второй
категории собеседник CNews затруднился.

Отметим, что все российские разработчики наиболее
продвинутых процессоров малого нанометража пока вынуждены заказывать их выпуск
за рубежом — как правило, на тайваньской фабрике TSMC. При этом специфика ее
работы такова, что от заказа до прибытия готовой продукции в России проходит
примерно 6 месяцев. Поэтому с учетом того, что МЦСТ рассчитывает в 2021 г.
получить новые чипы в свое распоряжение, заказы компания, очевидно, будет
размещать в первой половине года.

Что же касается нашей страны, то на ее территории необходимых
производственных мощностей пока просто нет. Создание в России фабрик, способных
выпускать чипы с топологией 28 нм и ниже (вплоть до 5 нм) прописано в
утвержденной в январе 2020 г. стратегии развития электронной промышленности на
период до 2030 г. — но без указания каких-либо четких сроков.

А пока самое развитое в этом отношении зеленоградское
предприятие «Микрон» наладило серийный выпуск продукции только по нормам 90 нм
и обзавелось мощностями, способными произвести процессоры по топологии 65 нм
для опытно-конструкторских разработок.

Новый компьютер

Институт электронных управляющих машин им. И. С. Брука (ИНЭУМ), который входит в состав концерна «Автоматика» госкорпорации «Ростех», создал новый вариант персонального компьютера — «Эльбрус 801К». Он реализован на базе микропроцессора с отечественной архитектурой «Эльбрус» и работает под управлением ОС «Альт» (бывшая ALT Linux).

ПК дают возможность нескольким пользователям — от двух до шести человек — параллельно работать на одном системном блоке независимо друг от друга. Как поясняют разработчики, это снизит стоимость ПК, например, при оснащении ими компьютерных классов в учебных заведениях — для чего, собственно, и был разработан «Эльбрус 801К».

Пресс-служба концерна «Автоматика» пояснила по просьбе CNews, что при условии выхода на заказы в объемах порядка нескольких тысяч штук, цена оснащения одного рабочего места составит около 30 тыс. руб.

ПК предназначен как для работы, так и для обучения. На нем можно работать с векторной и растровой графикой, с редакторами видеофайлов, а также учиться работать с C++ и Python. Сейчас решается вопрос об использовании на «Эльбрус 801К» в различных учебных заведениях ПО с открытым исходным кодом.

Тяжелый и бесшумный

Одна из особенностей компьютера «Эльбрус 801-К», помимо наличия у него отечественного процессора – это широкий спектр интерфейсов. Все они, с учетом форм-фактора ПК, выведены на фронтальную панель.

Открывают список шесть портов miniDisplayPort для одновременного подключения такого же количества мониторов, что позволяет размещать «Эльбрус 801-К» в мобильных ситуационных центрах, диспетчерских и других применениях, где отображаются большие объемы визуальной информации. Представители «Ростеха» рассказали CNews, что для подключения периферии в этом компьютере есть четыре порта USB-A 2.0, плюс имеются три гигабитных Ethernet-порта, пять аудиоразъемов и один RS-232 (COM-порт). Разъем питания, как и кнопки включения и перезагрузки, тоже расположены спереди.

Массивный корпус «Эльбрус 801-К» выполняет роль радиатора

Внутри «Эльбрус 801-К» нет активной системы охлаждения – тепло от процессора выводится прямо на корпус. Для повышения надежности в компьютере вовсе не предусмотрены компоненты с подвижными частями – нет кулера и нет жесткого диска, а в качестве основного накопителя используется 250-гигабайтный SSD-драйв.

Компьютер поставляется с 8 ГБ оперативной памяти стандарта DDR3 и встроенным блоком питания, вместе с которым весит 18 кг. Размеры корпуса составили 483х318х172 мм, а суммарная потребляемая мощность ПК не превышает 150 Вт.

Искусственный интеллект добрался и до Wi-Fi: как инновации помогают строить беспроводные сети в офисах
Телеком

В «Ростехе» сообщили CNews, что по умолчанию на «Эльбрус 801-К» установлена операционная система «Эльбрус Линукс». Допускается возможность установки систем «Альт Рабочая станция» или «Альт Сервер», «Astra Linux Leningrad», «Лотос» и ЗОСРВ «Нейтрино».

Защищенный ПК бюджетного класса

Концерн «Автоматика», входящий в госкорпорацию «Ростех», продемонстрировал прототип своего первого настольный ПК на базе российского процессора «Эльбрус-2С3». Как пояснили CNews в пресс-службе компании, решение предназначено для «массового применения на регулируемом рынке в нижнем ценовом сегменте». Компьютер ориентирован на госструктуры, министерства, ФОИВы и муниципальные органы, при этом уже сейчас предприятием прорабатывается несколько крупных поставок с госзаказчиками.

Компьютер начального уровня, созданный при участии Института электронных управляющих машин (ИНЭУМ) им. И. С. Брука (входит в концерн «Автоматика»; – прим. CNews), по заверениям создателей, обеспечивает высокий уровень производительности при небольших габаритах, предоставляет высокую степень защиты данных за счет российской разработки вычислительных ядер, а также соответствует требованиям, предъявляемым властями к российской продукции. Показ продукта состоялся в рамках международного военно-патриотического форума «Армия-2021».

«Это первый компьютер на базе российского процессора «Эльбрус», предназначенный для нижнего ценового сегмента, – сказал генеральный директор концерна «Автоматика» Андрей Моторко. – Он имеет оптимальный баланс вычислительной мощности и цены, стойкость к кибератакам за счет наличия технологии безопасных вычислений и особой российской архитектуры «Эльбрус». Процессор «Эльбрус» создан для применения в ноутбуках, моноблоках, промышленных компьютерах и бортовых вычислителях».

Как уточнили CNews в компании, коммерческая серия новых бюджетных систем ожидается в 2022 г. Относительно низкого уровня цены компьютера в концерне «Автоматика» пояснили CNews, что она действительно будет «в несколько раз ниже относительно текущего уровня стоимости компьютеров на процессорах «Эльбрус-8С/8СВ»» (серверных; – прим. CNews), которые производятся штучными партиями. По словам представителей компании, выпуск бюджетных систем на процессорах «Эльбрус-2С3» станет первым серьезным шагом к доступности «Эльбруса» для широкого круга потребителей.

Вероятность такого развития событий была известна заранее

Телемедицина, нейрокомпьютерные интерфейсы и роботы: что ждет сферу социальных инноваций Москвы
Инновации и стартапы

Тогда же на основании бесед с разработчиками компонентной
базы CNews отмечал, что производство новых партий процессоров на
контрактных фабриках (например, на Тайване; в России по продвинутому «нанометражу»
чипы пока не выпускаются), требуется длительное время. Ориентировочный срок
выпуска чипов составляет шесть месяцев. На реализацию проекта на них (сборку и
поставку ПК) требуется еще не меньше трех. То есть суммарно на поставку техники
на новых чипах нужно как минимум девять месяцев — и лишь в том случае, если в
процесс не вмешаются негативные факторы, связанные с транснациональными
карантинными ограничениями из-за пандемии коронавируса.

Существенные заказы на выпуск своих процессоров «Байкал
электроникс» начал размещать на тайваньской фабрике TSMC только в конце 2020 г.
— после появления нового инвестора, группы «Вартон».

В планах «Байкал электроникс» на 2021 г. выпуск 130 тыс. чипов.
Всего же, как сообщал CNews
в ноябре 2020 г., «Байкал электроникс» до конца I квартала 2021 г. планировала
заказать у своего производственного партнера, тайваньской компании TSMC три
партии ARM-процессоров «Байкал-М» суммарным объемом не менее 213 тыс. штук.

Какие еще есть компьютеры на «Эльбрусах»

За последнее время было создано несколько разновидностей ПК на базе процессоров «Эльбрус». Например, в августе концерн «Автоматика» подготовил к серийному производству свой первый персональный компьютер в форм-факторе моноблока (монитор и системный блок в одном корпусе) на базе микропроцессора «Эльбрус-8С». Моноблок получил название «Эльбрус 801М».

Разработчики считают, что «Эльбрус 801М» может привлечь интерес силовых и государственных структур России, участников нефтегазовой отрасли, а также энергетических и транспортных компаний — за счет высокого уровня устойчивости к кибератакам.

В том же месяце «Автоматика» выпустила прототип нового ПК в моноблочном форм-факторе с аппаратной защитой от кибератак. Главной особенностью устройства, получившего название «Бином-КА», стало использование двух независимых компьютеров в едином корпусе. Первый был выполнен на базе «Эльбрус-1С+», а второй — на базе Intel Core четвертого поколения.

В июне ИНЭУМ им. И. С. Брука выпустил линейку компактных промышленных компьютеров на базе российских процессоров «Эльбрус» и «МЦСТ-R». Устройства отличаются повышенным уровнем защиты информации. На старте линейка компьютеров состоит из моделей ПК-1, ПК-2 и ПК-3. Все три устройства могут применяться в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами. Дополнительное финансирование проекта обеспечил Минпромторг. Напомним, что ИНЭУМ им. И.С. Брука является учредителем компании МЦСТ, разработавшей процессоры «Эльбрус» и «МЦСТ-R».

Бюджетная система с технологией ECC

Новый бюджетный компьютер также будет поддерживать графический стандарт OpenGL десктопного класса и вывод информации на три независимых монитора с разрешением до 4К. На сегодняшний день уже доступны инженерные образцы референсных материнских плат для разработчиков ПО и конечных устройств, пояснили в концерне «Автоматика».

В мае 2020 г. CNews рассказал о том, что материнские платы форм-фактора mini-ITX, разработанные МЦСТ для неттопов, моноблоков и тонких клиентов с процессорами «Эльбрус-1С+» и «Эльбрус-8С1», получили цену в 92 тыс. и 120 тыс. руб. соответственно.

Пока нет точной информации, какие именно материнские платы будут использоваться для выпуска первого бюджетного настольного ПК концерна «Автоматика», однако ранее МЦСТ уже объявляла о планах представить первые платы форм-факторов Micro-ATX и Mini-ITX для систем на базе «Эльбрус-2С3» до конца 2021 г.

Как построить полноценное гибридное облако и снизить стоимость владения ИТ-инфраструктурой
Облака

Процессор «Эльбрус-2С3» поддерживает память DDR4 только с
кодом коррекции ошибок (ECC). Решения с поддержкой ECC, как правило,
ориентированы на рынок серверов и высокопроизводительных рабочих станций. С
учетом этого, системные платы под него вряд ли будут обладать совсем уж низкой
ценой.

ПК на «Эльбрусах» РЖД получило, на «Байкалах» — нет

Из текста последнего из протоколов можно сделать вывод, что на
данный момент из 15 тыс. запланированных к поставке ПК 1 тыс. поставлена все же
была. Представитель компании МЦСТ (разработчик линейки процессоров «Эльбрус») Максим Горшенин заверил CNews, что 1 тыс. ПК на чипах
этой организации была поставлена в РЖД еще в декабре 2020 г. Эту информацию редакции
подтвердил источник на рынке.

Исходя из этого можно заключить, что недопоставленные 14
тыс. ПК — это техника исключительно на «Байкалах».

Из техзадания следует, что мониторы, процессоры марки «Эльбрус-1С+» и ОС для
сборки были предоставлены 3Logic самим НЦИ в качестве «давальческого сырья».

По данным источника CNews на рынке, НЦИ на сегодняшний день
исполнителя проекта так и не нашел. По его словам, основная причина нежелания
сборщиков браться за проект — отсутствие требующегося числа процессоров «Байкал»
на рынке.

Технические характеристики

«Эльбрус-16С» основан на архитектуре «Эльбрус» шестого поколения. Для сравнения, в настоящее время серийно поставляются серверные микропроцессоры «Эльбрус-1С+» и «Эльбрус-8С» с архитектурой четвертого поколения и «Эльбрус-8СВ» с архитектурой пятого поколения.

Композитный ИИ: что это такое и зачем он нужен?
Искусственный интеллект

Процессор «Эльбрус-16С» включает в себя 16 вычислительных ядер с суммарной производительностью 1,5 ТФлопс при одинарной точности и 750 ГФлопс при двойной. В дополнение к восьми каналам оперативной памяти DDR4-3200 ECC у него есть интегрированные контроллеры Ethernet и 2,5 и 10 Гбит/с и 32 линии PCI-Express версии 3.0.

Вместе с этим новый «Эльбрус-16С» располагает четырьмя каналами SATA 3.0 (пропускная способность 6 Гбит/с). Общее число транзисторов в процессоре – 12 млрд.

«Эльбрус-16С» может использоваться в многопроцессорных системах, в которых число процессоров может достигать четырех. Суммарный поддерживаемый объем оперативной памяти в таких системах составит до 16 ТБ.

Слабость программной экосистемы

Какие возражения были приведены в по данному вопросу?

В этих рассуждениях мне видится два важных момента. Первый – это фундаментальное непонимание причин того, почему «все дружно берут и переносят своё ПО». Второй (как следствие первого) – это назначение в качестве виноватых разработчиков софта, которые не хотят портировать софт на Эльбрусы.

Алексей, дело в том, что в жизни всё устроено так, что если люди или предприятия заинтересованы в портировании софта, если аппаратная платформа удобна и удовлетворяет их требованиям, если им это выгодно – то они берут и портируют. А если предлагаемая платформа даже недоступна в свободной продаже, если система команд закрыта, если в свободном доступе нет нормальных отладчиков, симуляторов, профилировщиков и прочей базовой программной экосистемы, и всё вышеизложенное – это принципиальный подход компании-производителя процессора, то люди даже при всём желании не смогут эффективно заниматься процессом портирования. Поэтому, при возможности выбирать, портировать на Эльбрус или, допустим, на Arm или RISC-V, люди будут очевидно выбирать второй вариант. И одна из главнейших причин этого – политика компании МЦСТ.

Это прекрасно, но это мизер по сравнению с теми же ARM или RISC-V. Для RISC-V, которая фактически ещё находится в стадии своего зарождения, уже портированы популярные дистрибутивы Ubuntu, Debian, Fedora с десятками тысяч пакетов каждый, сделана поддержка в Qemu, gcc, lllvm, OpenJDK, v8 и т.д. и т.д. Т.е. уже создана экосистема, на порядок превосходящая Эльбрусовскую. В случае ARM разрыв ещё более драматичный.

Простим автору его неинформированность. Система бинарной трансляции не является уникальной возможностью процессора Эльбрус. Для Arm существуют как минимум Rosetta 2 и ExaGear. Qemu имеет хоть и медленный, но зато поддерживающий широкий спектр host-архитектур движок бинарной трансляции.

Собственно видно, что высказанные Алексеем возражения не опровергают тезиса о слабости экосистемы Эльбрус и сложности её создания для новой архитектуры. Они по сути констатируют данный факт, но просто пытаются описать текущую ситуацию в чуть более розовых тонах и назначить за неё виновных в лице разработчиков софта.

Немного об архитектурах процессоров Байкал-М и Эльбрус

Байкал-М

Байкал-М — процессор на основе 64 разрядной RISC архитектуре ARM (armv8, aarch64), имеет 8 ядер, которые реализуют микроархитектуру ядер Cortex-A57.

Схема микроархитектуры Cortex-A57:

Устройство конвейера Cortex-A57:

Особенности ядер Cortex-A57:

• 64 битная архитектура armv8.0a
• FP/SIMD расширения VFPv4 и NEON
• Внеочередное исполнение
• Предсказание ветвлений
• Поддержка виртуализации
• 8 портов на исполнение микроопераций:
  • 2 Загрузки/Сохранения
  • 2 простых АЛУ (сложение, сдвиг)
  • 1 блок ветвлений
  • 1 АЛУ для умножения, деления
  • 2 блока SIMD/FPU
• 3 уровневый декодер команд
• Кеши
  • 48 КБ L1 кэш команд (3 канальный, ассоциативный, размер линии 64 байта)
  • 32 КБ L1 кэш данных (2 канальный, ассоциативный, размер линии 64 байта)
  • 32 КБ L1 кэш данных (2 канальный, ассоциативный, размер линии 64 байта)
  • В Байкал-М 1 МБ L2 на 1 кластер (2 ядра в кластере), в сумме 4 МБ
  • Кэш L3: 8 МБ

Моё видео о сравнении Байкала и Эльбруса:

Эльбрус-8СВ

Эльбрус-8СВ — процессор на основе 64 разрядной VLIW архитектуры E2K 5го поколения (e2k, elbrus-v5), имеет 8 ядер.

Схема микроархитектуры E2K:

Подробные детали микроархитектуры E2K:

Особенности ядер elbrus-v5:

• 64 битная VLIW архитектура elbrus-v5
• 128 (+ 8 бит на тег) разрядные регистры (были 80 бит + 4 бита на тег) и SIMD расширения
• 256 регистров (поддержка регистровых окон), 32 регистра из 256 — глобальные
• Предикатный файл на 64 бита (32 2 битовых флажков)
• 6 АЛУ блоков (с разными возможностями):
  • 4 могут в Load
  • 2 могут в Store
  • 6 целых/сдвиговых АЛУ
  • 6 вещественных АЛУ
  • 4 сравнивающих блоков
  • 4 целочисленных умножений
  • 6 вещественных умножений
  • 4 целочисленных векторных блоков
  • 2 вещественных векторных блоков
  • 1 деление и квадратный корень
• Блок предпоткачки массивов
• Блок аппаратной поддержки циклов (можно зациклить одну Широкую Команду без прыжков)
• Явный спекулятивный режим
• Кеши
  • 128 КБ L1 кэш команд (4 канальный, ассоциативный, размер линии 256 байт)
  • 64 КБ L1 кэш данных (4 канальный, ассоциативный, размер линии 32 байта)
  • L2: 512 Кбайт в каждом ядре, 4 Мбайт суммарно (Размер линии: 64 байт, Ассоциативность: 4)
  • L3: 16 Мбайт в процессоре (Размер линии: 64 байт, Ассоциативность: 16)
• Нет предсказателя ветвлений (будет в поколении 7)
• Нет переупорядочивания инструкций (Ложится на плечи компилятора)

Разбираем результаты

Dhrystone

Dhrystone достаточно древний тест 80х годов, написан на C. Тестирует целочисленную арифметику и работу со строками. Результаты измеряются в Dhrystone/s и DMIPS. (DMIPS = Dhrystone/s делить на 1757).

Байкал-М и Эльбрус показывают примерно одинаковые результаты. Тест особо не параллелится, поэтому на Эльбрусах все 6 АЛУ не загружаются. Это означает что в большинстве программ (а они не особо параллелятся на АЛУ), которые написаны на языках C, C++ и других компилируемых языках оба процессора будут показывать примерно равную производительность (оба имеют частоту в 1500 МГц).

Whetstone

Тестирует арифметику с плавающей/фиксированной запятой, математические функции, ветвления, вызовов функций, присваиваний, работы с числами с фиксированной запятой, ветвлений. Результаты измеряются в MMIPS.

Эльбрус оказывается чуть быстрее в этом тесте чем Байкал-М. Ядра Эльбруса больше приспособлены для выполнения вещественной арифметики, но так как в наборе тестов есть и другие тесты, которые не поддаются распараллеливанию, то результаты выравниваются. Следовательно, в простых непараллельных математических и других программах эти процессоры будут показывать одинаковые результаты.

Coremark

Современный тест, который должен заменить Dhrystone и Whetstone. Написан на C. Считает различные массивы, матрицы, сортировка и т. д. Предназначался для запуска на всём: от микроконтроллеров до мощных процессоров.

В данном тесте Байкал-М оказывается в 1,5 раза быстрее Эльбруса. Но очень удивило то, что Эльбрус в режиме x86-64 трансляции показывает в 1,5 раза лучше результаты своего нативного варианта. (Следовательно, есть какие-то недоработки в компиляторе LCC).

MP MFLOPS и HPL

В данных тестах Эльбрус значительно вырывается вперёд, так как данные тесты максимально параллелятся на Эльбрусах. Это и понятно: Эльбрус заточен под числодробильные задачи, поэтому научные расчёты будут максимально быстрыми на Эльбрусах. Он в этом тесте даже обогнал Core i7-2600 в 4 раза.

7zip

Встроенный тест архиватора. Тест особо не параллелится, результаты примерно равные на этих процессорах (частота одинаковая).

Blender

Эльбрус рендерит немного быстрее Байкала-М. Кстати, результат Эльбрус-8СВ не сильно отличается от Эльбрус-8С (разница с ростом частоты с 1300 до 1500 МГц), следовательно, требуются кое-какие оптимизации и использование SIMD, чтобы повысить результаты на Эльбрус-8СВ.

SPEC 2006 INT/FP

SPEC CPU2006 инструмент исследования производительности систем, который основан на коде реальных приложений, поставляются в виде исходного кода. Тест оценивает не только производительность процессора и памяти, но и показывает то, насколько компиляторы могут оптимизировать код.

Имеется 2 группы тестов:

• SPEC INT 2006, измеряющий производительность целочисленных вычислительных задач (integer);
• SPEC FP 2006, измеряющий производительность вычислительных задач с вещественными числами (числами с плавающей точкой, floating point).

Браузерный JavaScript

Во всех JavaScript тестах использовался браузер Firefox, для Эльбрус 8СВ используется версия 52 (единственная доступная на данный момент версия браузера), на остальных — последняя. JavaScript на процессорах Эльбрус имеет достаточно низкую производительность (отставание в 2 раза относительно Байкал-М), детали о том как выполняли портирование можете посмотреть в статье Портирование JS на Эльбрус.

Возможности процессоров «Эльбрус-2С3»

Процессоры «Эльбрус-2С3» будут выпускаться на мощностях тайваньского партнера TSMC с соблюдением технологических норм процесса FinFET 16 нм, с поддержкой технологий энергосбережения. Процессор состоит из 4,3 млрд транзисторов, имеет площадь кристалла 222 кв. мм, и будет представлен в 1903-контактном корпусе HFC BGA габаритами 42,5 х 42,5 х 3,7 мм. Максимальное энергопотребление модификации К1891ВМ06А8 заявлено на уровне 30 Вт, в динамическом режиме – порядка 20 Вт.

Внешний вид двуядерного процессора «Эльбрус-2С3» шестого поколения

Для процессора характерна аппаратная поддержка защищенных вычислений с отдельным стеком вызовов, дающим преимущества с точки зрения информационной безопасности, а также аппаратная поддержка виртуализации и динамической двоичной трансляции машинных кодов х86 (х86-64) без перекомпиляции программ.

Оригинальная архитектура «Эльбрус» обеспечивает процессору высокую производительность в математических расчетах, криптографии и цифровой обработке сигналов. Процессоры «Эльбрус-2С3» представляют собой интегрированное решение класса «система на кристалле», которое содержит встроенный контроллер периферийных интерфейсов, ускорители 2D/3D-графики и кодирования-декодирования видео.

Компактность и невысокое энергопотребление позволяют применять «Эльбрус-2С3» во встраиваемых системах, решениях автоматизации производства, миниатюрных ПК, носимых терминалах, планшетах и тонких клиентах. Рабочие температуры процессора заявлены в диапазоне от -40°С до +90°С.

Пиковая производительность процессорных ядер достигает 192 Гфлопс FP32 и 96 Гфлопс FP64, 3D-графики – 300 Гфлопс FP32. Процессор оснащен кэшем L1 объемом 64 КБ под данные и 128 КБ под команды на каждое ядро, а также кэшем L2 по 2 МБ на каждое ядро (4 МБ суммарно).

Процессор поддерживает два канала оперативной памяти DDR4-2400 ECC (до 128 ГБ на канал), 16 внешних линий PCI Express 3.1, два контроллера Ethernet 2.5GBase-T, четыре канала SATA 3.0 и четыре порта USB 3.0. два канала HDMI, один канал LVDS и один канал RGB.

2019: Завершение разработки первого образца

По состоянию на октябрь 2019 года российский разработчик микропроцессоров, микроконтроллеров и управляющих вычислительных комплексов МЦСТ работает над первым опытным образцом нового процессора — 16-ядерного с топологией 16-нм. Об этом рассказал TAdviser Василий Воробушков, исполнительный директор МЦСТ. Опытный образец ожидается в 2020 году, а окончательное завершение разработки — в 2021 году.

Базироваться 16-ядерный процессор будет на архитектуре «Эльбрус». Из самых существенных новшеств разработчики называют поддержку виртуализации на аппаратном уровне. Причем поддерживаться будет и нативная виртуализация, и виртуализация с использованием бинарной трансляции, когда из-под нативной ОС можно запускать виртуальную машину, эмулирующую коды х86. Виртуализация на аппаратном уровне, как правило, позволяет получить более высокую производительность виртуальных машин, приближенную к производительности реального оборудования, по сравнению с программной виртуализацией.

До выхода 16-ядерного процессора МЦСТ планирует предложить заказчикам улучшенную версию 8-ядерного (фото — hi-tech.mail.ru)

При этом выпускать новый процессор в России пока не получится. Крупнейший российский производитель микроэлектронной продукции «Микрон» пока не освоил производство процессоров ни с топологией 16-нм, ни 28-нм.

Далее в МЦСТ уже рассматривают разработку процессора с топологией 7-нм. Но этот проект еще не начался, уточнил представитель МЦСТ. Зарубежный конкурент — Intel — рассчитывает выпустить свои первые 7-нм продукты в 2021 году.

Последней разработкой МЦСТ, которая уже используется у заказчиков, является 8-ядерный процессор «Эльбрус-8С». В нем на аппаратном уровне виртуализация не поддерживается, только на программном, в том числе — приложения в отдельных виртуальных контейнерах, например, с использованием Kubernetes.

В 2020 году МЦСТ планирует начать предлагать улучшенную версию этого процессора — «Эльбрус-8СВ»: с архитектурными улучшениями, увеличенной частотой, производительностью, памятью и т.д., рассказали TAdviser представители МЦСТ.

Из крупных заказчиков 8-ядерный процессор «Эльбрус» уже использует, например, МВД, некоторые нефтегазовые компании. А одна из «дочек» РЖД – компания «Элтеза» — внедряет вычислительные комплексы на базе защищенной программно-аппаратной платформы «Эльбрус» в системы управления движением поездов. Серверы и СХД на «Эльбрусах» используются и у телеком-операторов на узлах связи. Им его поставляет партнер МЦСТ — компания «Норси-Транс».

Но в компании работают над тем, чтобы снизить цены. Есть и некоторые технические возможности для уменьшения себестоимости, отметил в разговоре с TAdviser представитель МЦСТ.

При этом при снижении технологической нормы стоимость, как правило, растет, говорят в МЦСТ. Когда появились процессоры 28-нм, они стоили дешевле, чем новые с топологией 7-нм. Кроме того, нужна сопутствующая инфраструктура, чтобы разрабатывать процессоры по такому техпроцессу. А она тоже требует инвестиций.

Российский первенец

Российская компания МЦСТ создала первый полностью отечественный процессор с 16-нанометровым техпроцессом. Чип получил название «Эльбрус-16С».

На момент публикации материала «Эльбрус-16С» существовал только в виде инженерного образца. Компания планирует полностью завершить его разработку, проводимую при поддержке Минпромторга, в 2021 г.

По словам представителей разработчика, «Эльбрус-16С» можно считать первым в России по нескольким пунктам. В дополнение к тому, что на октябрь 2020 г. в России не существовало других 16-нанометровых процессоров, спроектированных в России и основанных на российских технологиях, «Эльбрус-16С» выделяется еще и тем, что это первый чип семейства «Эльбрус» со штатной частотой 2 ГГц. Например, «Эльбрус-8СВ», вышедший в марте 2019 г., работает на частоте 1,5 ГГц, содержит восемь ядер и производится по 28-нанометровым нормам.

Инженерный образец «Эльбруса-16С». Массовое производство пока не началось

К тому же, «Эльбрус-16С» стал первым процессором в линейке, получившим аппаратную поддержку виртуализации. Еще одна его отличительная особенность – в нем реализована поддержка восьми каналов оперативной памяти DDR4-3200 с протоколом коррекции ошибок (ECC).

Информация

Микропроцессор Эльбрус-8С (1891ВМ028) — высокопроизводительный процессор общего назначения с улучшенной архитектурой Эльбрус, позволяющей выполнять до 25 операций за один такт в каждом ядре — 250 млрд. операций с плавающей запятой в секунду. Спроектирован и изготовлен по технологическим нормам 28 нм, позволяющим снизить энергопотребление.

Особенности «Эльбрус-8С»:

• Оригинальная архитектура Эльбрус, обеспечивающая высокую производительность в математических расчётах, криптографии, цифровой обработке сигналов.
• Аппаратная поддержка защищенных вычислений. Отдельный стек вызовов, дающий преимущества с точки зрения информационной безопасности.
• Исполнение двоичных кодов в системе команд Intel х86 и х86-64 с помощью динамической трансляции без перекомпиляции программ.
• Расширенный температурный диапазон от −60 до +85 градусов.

Наличие 4 каналов доступа к памяти и 3 каналов межпроцессорного обмена позволяет строить масштабируемые вычислительные комплексы, обеспечивающие высокую скорость обработки и передачи информации.

Варианты наименования
Кириллица	Эльбрус-8С
Латиница	Elbrus-8C
Документация	Микросхема интегральная 1891ВМ028 (ТВГИ.431281.025)

Примечание: ранние выпуски данной микросхемы обозначались как «Эльбрус-8С1».

Характеристики

Номенклатура
Серия микросхемы	1891ВМ12Я
Модельный ряд	1891ВМ12АЯ: частота до 1350 МГц, потребление 110 Вт1891ВМ12БЯ: частота до 1500 МГц, потребление 90 Вт1891ВМ12ВЯ: частота 1200–1350 МГц, потребление 90–110 Вт
Технические характеристики
Архитектура	Эльбрус, версия 5
Масштабируемость	8 ядер в процессоре4 процессора в модуле (8 Гбайт/с попарные связи)
Тактовая частота	1891ВМ12АЯ: до 1350 МГц1891ВМ12БЯ: до 1500 МГц1891ВМ12ВЯ: 1200–1350 МГц
Пиковая производительность	50 операций в такт в каждом ядре (8 цел., 24 веществ.)1891ВМ12АЯ: 512 GFLOPS FP32, 256 GFLOPS FP641891ВМ12БЯ: 570 GFLOPS FP32, 285 GFLOPS FP641891ВМ12ВЯ: 450–512 GFLOPS FP32, 275–256 GFLOPS FP64
Кэш-память	L1: 64 Кбайт данные + 128 Кбайт команды в каждом ядреL2: 512 Кбайт в каждом ядре, 4 Мбайт суммарноL3: 16 Мбайт в процессоре
Оперативная память	4 канала DDR4-2400 registered ECC, до 68,3 Гбайт/с128 Гбайт на процессор1 Тбайт адресное пространство машины
Периферия	1 канал ввода-вывода, до 8 Гбайт/с в каждую сторонусовместимый контроллер — КПИ-2
Технологические параметры
Топология	3,5 млрд. транзисторов28 нм техпроцесс, 350 мм² площадь кристалла
Корпус	59,5×43,0×4,6 мм, 32,0 г2028 контактов FCBGA
Электропитание	0,6 В, 1,0 В, 1,06 В, 1,2 В, 1,8 В1891ВМ12АЯ: 110 Вт макс. динам., 80–90 Вт типов. рассеив.1891ВМ12БЯ: 90 Вт макс. динам., 80 Вт типов. рассеив.1891ВМ12ВЯ: 90–110 Вт макс. динам., 70–90 Вт типов. рассеив.
Условия эксплуатации	1891ВМ12АЯ: −45…+100 °C1891ВМ12БЯ: −45…+ 60 °C1891ВМ12ВЯ: −45…+100 °C(верхняя граница — температура крышки корпуса)
Доступность	серийное производство с 2020 года

Отсрочка поставки

Позже, 20 октября 2020 г. заказчик сместил срок исполнения
договора в меньшую сторону — на 30 апреля 2021 г. В протоколе конкурсной
комиссии РЖД дополнительно прописывалось: «перераспределить объем поставки
вычислительной техники в количестве 13 тыс. единиц с 2020 г. на 2021 г. на сумму 936 млн руб. с
НДС, без изменения стоимости договора».

Теперь срок исполнения договора сдвинут в большую сторону,
причем сразу на 15 месяцев — до 30 июля 2022 г. «Перераспределить объем
поставки вычислительной техники в количестве 14 тыс. единиц с 2020-2021 гг. на
2022 г. на сумму 1,008 млрд руб. с НДС, без изменения стоимости договора», —
говорится в новом протоколе заседания конкурсной комиссии, который был
опубликован на сайте госзакупок 6 сентября 2021 г.

«Дочка» «Ростеха» не смогла поставить в РЖД 14 тыс. ПК на российских процессорах

На момент публикации данного материала РЖД и НЦИ
прокомментировать CNews смещение сроков исполнения договора не смогли. Без ответов
остались вопросы о причинах задержки и о том, повлечет ли она наложение на НЦИ
каких-либо санкций.

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.