Когда будут продавать русские компьютеры. Новые российские компьютеры: характеристики, подробности, разъяснения
В России, помимо процессоров МЦСТ, разработаны и производятся
ещё куча хороших и добротных
процессоров: есть Элвис, есть Модуль, есть НИИСИ РАН, есть Миландр, есть Кварк, есть Мультиклет…
КВАРК
Микропроцессор KVARC, собственная разработка компании КМ211, представляет собой 32-разрядный RISC микропроцессор общего назначения для встраиваемых применений. В основе
лежит полностью российская, лицензионно чистая разработка на высокопроизводительном
ядре с малым
количеством логических вентилей и низким
энергопотреблением.
Классическая архитектура
RISC, гарвардская архитектура
32-разрядные операнды
4Гб адресное пространство
5-ти стадийный конвейер
Большинство инструкций выполняются за 1 процессорный
цикл
Статическое предсказание переходов
Диспетчер памяти (MMU) с аппаратной
подкачкой страниц
32-разрядная системная шина
Быстродействие-энергопотребление на уровне
процессоров ARM9/ARM11
> 600 МГц
по технологии 90нм.
1,1 DMIPS/МГц
Высокая энергоэффективность 8,5 DMIPS/мВт (для сравнения ARM946E-E:
1,19 DMIPS/МГц и 8,6 DMIPS/мВт)
Умножение с накоплением
16×16, 2 такта
DSP расширение набора команд
32/16-разрядный набор команд, высокая плотность кода
FPU SP/DP опциональный модуль плавающей арифметики с одинарной
и двойной
точностью
Опциональный аппаратный кодек (видео MPEG2/MPEG4 кодирование-декодирование, аудио MP3)
Спящий режим с низким
потреблением
Портированный FreeRTOS, Linux 2.6
Cи-компилятор GNU (GCC версии 3.4.3, 4.6.0), SDK на базе
Eclipse
JTAG, отладчик GDB
МультиКлет
Микропроцессор MCp0411100101 имеет в своем
составе мультиклеточное процессорное ядро – первое процессорное ядро с принципиально
новой (пост-неймановской) мультиклеточной архитектурой российской разработки. Мультиклеточный процессор предназначен для решения широкого круга задач управления и цифровой
обработки сигналов в приложениях,
требующих минимального энергопотребления и высокой
производительности.
Данный мультиклеточный процессор состоит из 4 клеток
(когерентных процессорных блоков), объединенных интеллектуальной коммутационной средой.
НИИСИ
Разрабатывает процессоры серии Комдив на основе
архитектуры MIPS. Техпроцесс - 0.5 мкм, 0.3 мкм; КНИ.
КОМДИВ32, 1890ВМ1Т, в том
числе в варианте
КОМДИВ32-С (5890ВЕ1Т), стойком к воздействию
факторов космического пространства (ионизирующему излучению)
НТЦ Модуль
1879ВМ4Разработал и предлагает
микропроцессоры семейства NeuroMatrix:
1998 год,
1879ВМ1 (NM6403) - высокопроизводительный специализированный микропроцессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной
VLIW/SIMD архитектурой. Технология изготовления - КМОП 500 нм,
частота 40 МГц.
2007 год,
1879ВМ2 (NM6404) - модификация 1879ВМ1 с увеличенной
до 80 МГц
тактовой частотой и 2Мбитным ОЗУ, размещённым на кристалле
процессора. Технология изготовления - 250 нм
КМОП.
2009 год,
1879ВМ4 (NM6405) - высокопроизводительный процессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной
VLIW/SIMD архитектурой на базе
запатентованного 64-разрядного процессорного ядра NeuroMatrix. Технология изготовления - 250 нм
КМОП, тактовая частота 150 МГц.
Благодаря ряду аппаратных особенностей микропроцессоры этой серии могут быть использованы не только
в качестве
специализированных процессоров цифровой обработки сигналов, но и для
создания нейронных сетей.
КОМДИВ64, КОМДИВ64-СМП
Арифметический сопроцессор КОМДИВ12
ГУП НПЦ ЭЛВИС
Разрабатывает и производит
микропроцессоры серии «Мультикор», отличительной особенностью которых является несимметричная многоядерность. При этом
физически в одной
микросхеме содержатся одно CPU RISC-ядро
с архитектурой
MIPS32, выполняющее функции центрального процессора системы, и одно
или более ядер специализированного процессора-акселератора для цифровой обработки сигналов с плавающей/фиксированной
точкой ELcore-xx
(ELcore=Elvees’s core), основанного на «гарвардской» архитектуре. CPU-ядро
является ведущим в конфигурации
микросхемы и выполняет
основную программу. Для CPU-ядра
обеспечен доступ к ресурсам
DSP-ядра,
являющегося ведомым по отношению к CPU-ядру.
CPU микросхемы
поддерживает ядро ОС Linux 2.6.19 или ОС жесткого реального времени QNX 6.3 (Neutrino).
2004 год,
1892ВМ3Т (MC-12) - однокристальная микропроцессорная система с двумя
ядрами. Центральный процессор - MIPS32, сигнальный сопроцессор - SISD ядро ELcore-14. Технология изготовления - КМОП 250 нм,
частота 80 МГц.
Пиковая производительность 240 MFLOPs
(32 бита).
2004 год,
1892ВМ2Я (MC-24) - однокристальная микропроцессорная система с двумя
ядрами. Центральный процессор - MIPS32, сигнальный сопроцессор - SIMD ядро ELcore-24. Технология изготовления - КМОП 250 нм,
частота 80 МГц.
Пиковая производительность 480 MFLOPs
(32 бита).
2006 год,
1892ВМ5Я (MC-0226) - однокристальная микропроцессорная система с тремя
ядрами. Центральный процессор - MIPS32, 2 сигнальных
сопроцессора - MIMD ядро
ELcore-26. Технология изготовления - КМОП 250 нм,
частота 100 МГц.
Пиковая производительность 1200 MFLOPs
(32 бита).
2008 год,
NVCom-01 («Навиком») - однокристальная микропроцессорная система с тремя
ядрами. Центральный процессор - MIPS32, 2 сигнальных
сопроцессора - MIMD DSP-кластер
DELCore-30 (Dual ELVEES Core). Технология изготовления - КМОП 130 нм,
частота 300 МГц.
Пиковая производительность 3600 MFLOPs
(32 бита). Разработан в качестве
телекоммуникационного микропроцессора, содержит встроенную функцию 48-канальной ГЛОНАСС/GPS навигации.
В качестве перспективного проекта НПЦ ЭЛВИС представлен MC-0428 - процессор MultiForce - однокристальная микропроцессорная система с одним
центральным процессором и четырьмя
специализированными ядрами. Технология изготовления - КМОП 130 нм,
частота до 340 МГц.
Пиковая производительность ожидается не менее
8000 MFLOPs
(32 бита)
ОАО Ангстрем
Производит (не разрабатывает)
следующие серии микропроцессоров:
1839 -
32-разрядный VAX-11/750-совместимый микропроцессорный комплект из 6 микросхем.
Технология изготовления - КМОП, тактовая частота 10 МГц.
1836ВМ3 - 16-разрядный LSI-11/23-совместимый микропроцессор. Программно совместим с PDP-11
фирмы DEC. Технология изготовления - КМОП, тактовая частота 16 МГц.
1806ВМ2 - 16-разрядный LSI/2-совместимый микропроцессор. Программно совместим с LCI-11
фирмы DEC.Технология изготовления - КМОП, тактовая частота 5 МГц.
Л1876ВМ1 32-разрядный
RISC микропроцессор. Технология изготовления - КМОП, тактовая частота 25 МГц.
Из собственных разработок Ангстрема можно отметить однокристальную 8-разрядную RISC микроЭВМ Тесей.
МЦСТ
Разработано и внедрено
в производство
семейство универсальных SPARC-совместимых RISC-микропроцессоры с проектными
нормами 130 и
350 нм
и частотами
от 150 до
500 МГц
(серия - МЦСТ-R
и вычислительные
комплексы на их основе
Эльбрус-90 микро). Также разработан VLIW-процессор Эльбрус с оригинальной
архитектурой ELBRUS, используется в комплексах
Эльбрус-3М1).
Основные потребители российских микропроцессоров - предприятия ВПК.
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.
| Эльбрус-2С+ | Эльбрус-4С | Эльбрус-8С | Эльбрус-16С | |
| Год выпуска | 2011 | 2014 | 2015-2018 (доработки) | 2018 (план) |
| Тактовая частота | 500 МГц | 800 Мгц | 1300 МГц | 1500 Мгц |
| Разрядность | хз | 32/64 бит | 64 бит | 64/128 бит |
| К-во ядер | 2 | 4 | 8 | 8/16 |
| Кэш первого уровня | 64 Кб | 128 Кб | — | — |
| Кэш второго уровня | 1 Мб | 8 Мб | 4 Мб | 4 Мб |
| Кэш третьего уровня | — | — | 16 Мб | 16 Мб |
| Поддержка ОЗУ | DDR2-800 | 3 х DDR3-1600 | 4 х DDR3-1600 | 4 х DDR4-2400 |
| Техпроцесс | 90 нм | 65 нм | 28 нм | 28 нм (или 16) |
| Потребление энергии | 25 Вт | 45 Вт | 75-100 Вт | 60-90 Вт |
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 статья полезной?
Да Нет
Что именно вам не понравилось? Статья была неполной или неправдивой?
Напишите в клмментариях и мы обещаем исправиться!
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.
| Технологический процесс | 0,13 мкм |
| Рабочая тактовая частота | 300 МГц |
| Пиковая производительность | 64 разряда, GIPS/GFLOPS - 6,67/2,4 32 разряда, GIPS/GFLOPS - 9,5/4,8 16-8 GIPS - 12,2–22,6 |
| 64 Кбайт | |
| 64 Кбайт | |
| Кэш-память 2-го уровня | 256 Кбайт |
| 9,6 Гбайт/с | |
| 4,8 Гбайт/с | |
| Размеры кристалла | 15,0х12,6 |
| Количество транзисторов | 75,8 млн |
| Рассеиваемая мощность | 6 Вт |
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.
| Технологический процесс | 0,09 мкм |
| Рабочая тактовая частота | 500 МГц |
| Пиковая производительность | 64 разряда, GFLOPS - 4 32 разряда, GFLOPS - 8 |
| Кэш-память команд 1-го уровня | 64 Кбайт |
| Кэш-память данных 1-го уровня | 64 Кбайт |
| Кэш-память 2-го уровня | 2 Мбайт |
| Пропускная способность шин связи с кэш памятью | 16 Гбайт/с |
| Пропускная способность шин связи с оперативной памятью | 8 Гбайт/с |
| Площадь кристалла | 142 мм2 |
| Количество транзисторов | 218 млн |
| Рассеиваемая мощность | 13 Вт - типовая, 20 Вт - максимальная |
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.
| Технологический процесс, нм | 130 |
| Тактовая частота, МГц | 250 |
| Последовательная шина связи с процессором, пропускная способность, Гбайт/с | 2 |
| Контроллер PCI-Express версии 1.0a | 8 линий |
| Контроллер PCI версии 2.3 | 32/64 бита, частота 33/66 МГц |
| Контроллер Ethernet 1 Гбит/с | 1 порт |
| Контроллер SATA 2.0 | 4 порта |
| Контроллер IDE | PATA-100, 2 порта по 2 устройства |
| Контроллер USB 2.0 | 2 порта |
| Контроллер звукового интерфейса AC-97 | 2-канальное стерео |
| Контроллер последовательного интерфейса RS-232/485 | 2 порта |
| Контроллер параллельного интерфейса IEEE-1284 с поддержкой DMA | 1 порт |
| Контроллер программируемых универсальных входов-выходов GPIO | 16 сигналов |
| Интерфейс I2C | 4 канала |
| Число транзисторов, млн | 30 |
| Потребляемая мощность, Вт | 6 |
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.
| Технологический процесс | 0,09 мкм |
| Рабочая тактовая частота | 500 МГц |
| Число ядер архитектуры Эльбрус Число ядер DSP (Elcore-09) | 2 4 |
| Пиковая производительность (ядра CPU + ядра DSP) | 64 разряда, GFLOPS – 8+0 32 разряда, GFLOPS – 16+12 |
| Кэш-память команд 1-го уровня | 64 Кбайт |
| Кэш-память данных 1-го уровня | 64 Кбайт |
| Кэш-память 2-го уровня | 1 Мбайт |
| Встроенная память DSP (на ядро DSP) | 128 Кбайт |
| Пропускная способность шин связи с кэш памятью | 16 Гбайт/с |
| Пропускная способность шин связи с оперативной памятью | 12,8 Гбайт/с |
| Площадь кристалла | 289 мм2 |
| Количество транзисторов | 368 млн |
| Рассеиваемая мощность | 25 Вт |
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.
| Технологический процесс | 65 нм |
| Рабочая тактовая частота | 800 МГц |
| Число ядер архитектуры Эльбрус | 4 |
| Пиковая производительность | 64 разряда, GFLOPS – 25 32 разряда, GFLOPS – 50 |
| Кэш-память команд 1-го уровня | 128 Кбайт |
| Кэш-память данных 1-го уровня | 64 Кбайт |
| Кэш-память 2-го уровня | 8 Мбайт |
| Организация оперативной памяти | До 3 каналов DDR3-1600 ECC |
| Пропускная способность каналов оперативной памяти | 38,4 Гбайт/с |
| Каналы межпроцессорного обмена | 3, дуплексные |
| Пропускная способность каждого канала межпроцессорного обмена | 12 Гбайт/с |
| Площадь кристалла | 380 мм2 |
| Количество транзисторов | 986 млн |
| Рассеиваемая мощность | До 60 Вт |
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.
Как мы дошли до жизни такой?Перво-наперво очень рекомендуется ознакомиться с двумя буквально программными статьями на "Хабре": раз ("Микроэлектронная индустрия в России ") и два ("Почему в России почти нет гражданского/коммерческого высокотехнологичного производства?") . В целом они до сих пор актуальны — с поправками в некоторых цифрах, но суть, впрочем, не изменилась. Также полезно ознакомиться с историей о том, какие решения были приняты в СССР, — хотя бы на примере НИЦЭВТ . Напомним, что в 60-х пришли к выводу о необходимости создания серии мощных, унифицированных ЭВМ с единой архитектурой (ЕС ЭВМ) и в качестве основы для таковой была выбрана IBM System/360, хотя многие до сих пор считают этот выбор неудачным, потому что надежды на переиспользование стороннего ПО в итоге не оправдались. Более того, затраты на софт, по мнению некоторых исследователей, оказались много выше, чем на «железо». В этой истории есть несколько важных нюансов. Во-первых, тогда это было вполне законно, так как патентовалось обычно конкретное исполнение, а не сама архитектура. Представительство IBM появилось в СССР аж году, а оборудование в том числе и закупалось.
Во-вторых, выбор конкретной архитектуры занял не один год. Конкурентом IBM в этом вопросе была британская ICL, которая была готова продать лицензии со всей документацией и исходными кодами. По иронии судьбы ICL уже сама в 1991 году выкупила долю Казанского завода электронно-вычислительных машин и создала совместное предприятие. А после упразднения головной корпорации в 2013-м только российское подразделение, сильно разросшееся, стало работать под этим брендом. Наконец в-третьих, в СССР разработку собственных вычислительных систем вовсе не забросили, хотя и уделялось этому меньше внимания. Кроме того, за IBM вскоре последовали клоны PDP, а затем вообще стали копировать все хоть сколько-нибудь заметные на западном рынке архитектуры, процессоры, ПК, микроконтроллеры, периферию, софт и так далее.
Зачастую без оглядки на патенты и лицензии. Получалось всё это с переменным успехом. Что-то улучшали, что-то ухудшали, но в итоге всё это так или иначе работало и, что важно, с экономической точки зрения было вполне оправданно. Хотя многое и закупалось, пусть тоже не всегда и не совсем легально. С другой стороны, в отношении СССР с 1980 года в рамках программы КоКом (CoCom) были введены запреты — в том числе и на поставку вычислительной техники. Если вам интересна история, то можно начать знакомство с книги «Информационные технологии в СССР. Создатели советской компьютерной техники» за авторством Ю. Ревича. После распада ситуация поменялась кардинально — почти всё можно было купить или лицензировать, были бы деньги.
⇡ Наше или не наше?
В связи с этим очень часто возникают споры. Если купили, например, лицензию на ядра и прочие IP-блоки, довели всю конструкцию до ума и отправили на производство за рубеж, то отечественное ли это изделие — или всё-таки нет? А если самостоятельно сделали схему под чужую систему команд? А если полностью выкупили всё-всё, но производят в России? В проекте Минпромторга , если коротко, предполагается двухуровневая классификация. В обоих случаях компания-разработчик юридически обязана быть российской. Для чипов первого уровня она должна заниматься разработкой «структуры, логической и (или) электрической принципиальной схемы, топологии, <…> ПО» , а «производство интегральной схемы, включая транзисторный цикл и изготовление слоев металлизации, осуществляется на территории РФ» . При этом вполне допускается покупка лицензий у любых компаний.
Для чипов второго уровня всё несколько проще. Тут нужно, чтобы права на топологию были в РФ, а выпускать микросхемы можно где угодно, но только если внутри страны нет требуемой производственной базы. Критерии вообще-то вполне справедливые, потому что покупка лицензий и готовых блоков — это даже не полдела. Перевести абстрактную «логику» в массовое производство «кремния», попутно обеспечив всё это программной платформой, очень непросто, особенно при уменьшении техпроцесса. К тому же многие почему-то любят говорить именно про микропроцессоры, но забывают о десятках категорий других или IP-блоков — какие-нибудь микроконтроллеры или просто контроллеры периферии/шин не менее важны. Опасения по поводу внедрения закладок в исходники или на этапе зарубежного производства небезосновательны, но, видимо, сочтены или слишком труднореализуемыми, или легко выявляемыми — ну или и то и другое. Да и в целом векторов атак намного больше.
Кроме того, ещё есть большая и важная область создания готовых продуктов, решений, систем. Просто для примера — компания YADRO занимается созданием СХД на базе платформы OpenPOWER. О некоторых аспектах работы она открыто рассказывает . Компания хоть и отнекивалась долгое время, но, похоже, именно её решения в комплексе «Купол» используются для реализации «пакета Яровой» на сети "Мегафон ". Это тоже огромная инженерная работа и пример импортозамещения. С последним, правда, не всё так гладко . С другой стороны, замещение это далеко не всегда нужно. Приятно, конечно, потешить собственное самолюбие, попытавшись побороться в гражданском секторе с крупными западными игроками, но экономически это просто самоубийственно.
Поэтому вкладываются только в критически важные области, где в случае эмбарго есть риск остаться ни с чем: ВПК и ТЭК в первую очередь, а также в связь, медицину, космос. С этим, кстати, связано ещё несколько особенностей нашего рынка. Во-первых, практически невозможно найти детальную публичную информацию о реальных объёмах производства и конкретных заказчиках. Во-вторых, немало продукции имеет радиационно стойкое исполнение, расширенный температурный режим работы и прочие прелести. В-третьих, большинство разработчиков формально являются независимыми коммерческими предприятиями, но нередко складывается ощущение, что фактически деньги они прямо или опосредованно получают от единственного заказчика — государства и его структур. Иными словами, далеко не всегда и везде они конкурентоспособны на мировом рынке.
⇡ Тоньше работать надо?
В частности, очень часто попрекают отечественное производство микроэлектроники отсутствием современных техпроцессов. Среди крупных заводов есть "Микрон ", "Ангстрем " и "Ангстрем-Т ", на которых доступны нормы вплоть до 90 нм, а когда-нибудь появится и 65 нм. Имеются и другие, более мелкие производственные площадки для норм микрометрового уровня или толще. Естественно, для действительно сложной электроники вроде CPU или SoC техпроцесс может быть критически важным, но для всего остального это далеко не всегда так. Вообще, подавляющее большинство компаний-разработчиков электроники уже давно перешли в стадию fabless, отдав производство на откуп профессионалам или изначально не вкладываясь в постройку собственных фабрик.
В свежем отчёте TSMC за второй квартал можно найти хорошую иллюстрацию. На современные нормы 10 нм приходится только 13 % заработка, 16/20 нм и 28 нм приносят 25 % и 23 % соответственно. При этом до сих пор сохраняются линии на 250 нм и толще. Обратите внимание, что речь в отчёте идёт о деньгах, а не о количестве кристаллов или пластин. Более старые техпроцессы дешевле современных, так что в реальности объёмы поставок чипов с суперкрошечными транзисторами существенно меньше, чем с относительно крупными. Просто так за «тонкостью» гнаться смысла нет. Вот с этим знанием можно приступить к знакомству с отечественной продукцией. В части мы рассмотрим CPU и SoC на базе зарубежных архитектур, а во обратимся к собственным разработкам. В обзор включены только наиболее интересные и заметные решения, а также несколько оригинальных архитектур и DSP. Вся информация получена из открытых источников, а некоторые технические нюансы опущены или осознанно упрощены для простоты понимания.
