О том, что MCST работала над процессором «Эльбрус -4С», стало известно летом 2014 года. В то время в интернете ходили слухи, что этот процессор может составить конкуренцию разработкам лидера рынка. Посмотрим, насколько правдивы эти слухи.
Что такое процессор “Эльбрус”?
Сегодня весь мир находится в процессе глобализации — глобальной экономической, политической, культурной и религиозной интеграции и консолидации. Это приводит к тесной взаимосвязи, в том числе в области компьютерных технологий и телекоммуникаций.
Многие компьютерные устройства имеют крупных производителей, поставляющих их на весь мировой рынок.
Это имеет дополнительные преимущества в идеальной ситуации открытой экономики и разрушения «железного занавеса».
- высокая степень контроля качества и культуры производства с полностью замкнутым циклом, непосредственно контролируемые фирмой под свою ответственность;
- полное соответствие стандартам (которые, как правило, сам же производитель и разработал), что упрощает вопросы взаимозаменяемости, поддержки со стороны ПО и т.д.;
- огромные масштабы производства приводят к снижению себестоимости, а следовательно – и цен для конечных потребителей продукции.
В то же время есть и серьезные недостатки.
- угроза национальной безопасности государства при лишении доступа к иностранным компонентам и технологиям, которые используются в правительственной сфере и военно-промышленном комплексе;
- возможность давления на экономическое благосостояние путём применения к крупнейшим компаниям санкций по политическим мотивам;
- в случае возникновения проблем с производством появляются всеобщие перебои с поставками и рост цен;
- утечка научно-технического потенциала и квалифицированных кадров из государства.
Эти проблемы решаются путем создания и внедрения собственных внутренних разработок, как в случае с советским вычислительным комплексом «Эльбрус».
История появления и особенности отечественной архитектуры процессоров
Эльбрус» — так называлась первая процессорная архитектура и первый суперкомпьютер, созданный на ее основе. Изначально они были созданы как часть системы обороны по заказу армии.
Архитектура процессора описывает набор поддерживаемых заказов, способ их выполнения, использование регистраторов и адресов.
Его разработка началась в 1973 году в Институте дорогостоящей инженерной информатики (ИТМиВТ) под руководством академика В.С. Барсева, католического ученого в области компьютерных систем управления и проектирования.
При создании машины за основу были взяты передовые технологии того времени.
Архитектура Over -Profile Architecture — это архитектура процессора, использующего множество последовательностей команд, которые посылают команды на выполнение многим блокам исполнения одновременно. Планирование потока команд является динамическим и выполняется самим процессором.
Первый многопроцессорный вычислительный комплекс (МПК) «Эльбрус-1» был запущен в 1980 году. Он мог содержать до 10 процессоров и имел производительность 12 миллионов операций в секунду. Объем оперативной памяти составлял 64 МБ (или 2 20 машинных слов).
Многопроцессорный компьютерный комплекс Ли Эльбрус-1
Однако компьютерные технологии быстро развивались, и следующая модификация MCC появилась в 1985 году. Он был назван «Эльбрус-2», и благодаря использованию новых материалов производительность возросла до 125 млн. мп/с при использовании комбинации из 10 процессоров (два из которых были резервными). Оперативная память также была увеличена до 144 МБ. Эльбрус-2 нашел применение в таких проектах.
- РЛС “Дон-2Н” – стационарная радиолокационная станция кругового обзора, главный узел ПРО Москвы; ;
- Ядерный центр Арзамас-16 (ныне закрытый город Саров) – первый в СССР центр ядерных исследований, входит в структуру ГК “Росатом”;
- Ядерный центр Челябинск-70 – ныне закрытый город Снежинск в структуре предприятий ГК “Росатом”.
В то же время были созданы упрощенные версии MCU-ELBRUS-1K2 и Эльбрус-В. В то же время были созданы упрощенные версии МВК «Эльбрус-1К2» и «Эльбрус-В», которые использовались для плавной замены устаревшей вычислительной системы БСМ-6.
После успешного запуска «Эльбруса-2» активно продолжалась разработка следующей модификации, которую предполагается назвать «Эльбрус-3». Он имеет множество архитектурных усовершенствований и рассчитан на использование 16 процессоров. Однако из-за различных исторических событий и финансовых трудностей проект не был завершен.
На перепутье: сотрудничество с Sun Microsystems
После распада Советского Союза в 1992 году на базе сотрудников ИТМиВТ было создано ТОО «Московский технологический центр SPARC (MCST)» (в настоящее время АО «MCST»). Новая компания работала с Sun Microsystemss в США до 1996 года, чтобы облегчить вычисления двигателя. Архитектура SPARC (что отражено в ее названии).
SPARC (Scalable Processor Architecture) — это открытая 32- и 64-разрядная микропроцессорная архитектура, основанная на сокращении команд (RISC).
Общая работа с крупными компаниями дала МЦСТ доступ к передовым технологиям, таким как разработка процессоров, компиляторов и операционных систем. В результате к 2007 году выпускались только микропроцессоры, основанные на архитектуре и вычислительной системе SPARC: MCST-R100, MCST-R150, MCST-R500 и MCST-R500S.
Процессор ICST-R500 на базе архитектуры SPARC.
Однако этот период позволил МЦНТ остаться в живых, сохранить и приумножить свою научно-техническую базу, но местная архитектура не была забыта.
С тех пор MCST упорно работает над созданием новых процессоров с все более современными технологиями и улучшенными характеристиками. К 2020 году знаковыми архитектурными объектами Эльбруса станут.
Из истории
Прежде всего, «Эльбрус» — это процессор и компьютер с архитектурой на основе. Первоначально, по просьбе армии, они были созданы как компоненты системы противостояния. В этом отношении иностранцам точно нельзя доверять.
Рост начался в 1973 году, тогда же началась работа над топовыми параметрами мультипроцессоров и суперкомпьютеров. Последний термин означает способность процессора использовать множество декодеров команд и посылать данные нескольким блокам исполнения одновременно. В результате был создан многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус-1», запущенный в 1980 году. Он имел до 12 процессоров, производительность достигала 12 миллионов операций в секунду и 64 МБ оперативной памяти. Последняя цифра сейчас может показаться смешной, но в то время она впечатляла.
Следующим изданием стал улучшенный «Эльбрус-2», выпущенный в 1985 году, со 144 Мб оперативной памяти. Третья модификация должна была иметь 16 процессоров, но в 1990-х годах страна переживала не лучшие времена, финансирование прекратилось, и проект был отменен. Опять же, разработка российских материалов вернулась после стабилизации ситуации как внутри страны, так и на мировой арене. Давайте посмотрим, что мы создали за последнее время.
Если вас интересует история компании Intel, вы можете обратиться к статье «Кто был первым процессором — Intel 404?».
Ассортимент
Спектр не столь разнообразен. Модели процессоров от 2C до 8C были созданы для корпоративного сектора и активно используются внутри компании. Вариант Эльбрус 4C/8C используется для серверов, мощных встроенных компьютеров и простых настольных компьютеров. Мощный 16C будет выпущен в 2021 году и предназначен для суперкомпьютеров. Только после выпуска процессора Эльбрус 16С и Intel можно будет провести объективное сравнение. На данный момент мы можем только строить догадки на основе существующих моделей.
Сравнение с мировым лидером
Если необходимо понять, насколько конкурентоспособны рыночные процессоры, их сравнивают с конкурентами в основном по частоте. В целях объективности, выпущенные модели Intel сравниваются с некоторыми процессорами Эльбрус.
Частота
В среднем Эльбрус значительно отстает по частоте, но прирост скорости сопоставим. Как иностранцы, так и производители увеличивают частоту на 0,5 ГГц в среднем каждые четыре года. Для Intel этот показатель снижается по мере достижения потолка в 5 ГГц.
Другим очень важным параметром является количество ядер. В настоящее время рост происходит за счет этого количества ядер. Это связано с тем, что увеличение частоты уже является проблемой, а неподвижность — не выход. Лотереи не имеют значения по этому критерию. В среднем мы используем только два ядра, и темпы роста очень быстрые. Это не относится к серверным процессорам Intel, но разница существенна.
Техпроцесс
Это также очень важная метрика. Для того чтобы разместить больше транзисторов на чипе, производители стараются сделать слой транзисторов как можно тоньше. В последние годы Intel остановилась на толщине 14 нМ для массового производства в рамках своего 10 нм техпроцесса.
Отечественные производители быстро сокращают технологический процесс, но пока сумели достичь толщины 16 нм. Разработка этого стандарта появится только после выпуска модели 16C. Intel будет выпускать образцы 10 нм с 2021 года. Однако их нельзя считать лидерами по сравнению с AMD, которая уже достигла 7 нм. Различия заметны, и можно только ожидать быстрого роста.
Количество транзисторов
За последние четыре года Эльбрус значительно увеличил количество транзисторов — более чем в семь раз. Если такие темпы улучшения сохранятся, то процессор достигнет американцев в течение года. Однако в настоящее время транзисторов почти в два раза больше благодаря переходу на технологический процесс 10 нМ.
Компания производит как материнские платы на базе процессоров, так и конечные компьютеры и специальные вычислительные системы hand-in.
«Эльбрусы» приблизились по производительности к Intel 2014 года
Энтузиасты имеют серверные процессоры «Эльбрус» и использовали их для тестирования, сравнивая производительность с популярными моделями Intel и AMD.
В интернете появились результаты частного исследования по сравнительной оценке производительности отечественных процессоров «Эльбрус 8С». Выводы экспертов под ником Seti уже некоторое время размещаются на интернет-форумах. Они были размещены на сайте 27 февраля 2020 года Максимом Горшениным из компании MCST, разработчика этих чипов.
‘Эльбрус-8С — это центральный 8-ядерный процессор. Заявленная тактовая частота составляет до 1300 МГц. Чип разработан и изготовлен в соответствии с технологической нормой 28 нм. В каждом ядре 250 миллиардов мобильных подсегментов в секунду.
Авторы исследования отмечают, что они смогли оценить эффективность работы сразу, а не косвенно. Это очень интересно, — говорит он. — Это также связано с тем, что очень многие коммерческие приложения, такие как базы данных, организационные серверы и т.д., выполняют большинство действий по обеспечению целостности (хотя их очень много), а не мобильное отделение.
В исследовании использовались ресурсы тематической программы Rakesearch Карельского научного центра Российской академии наук.
В сравнении с грандами
Сначала автор исследовал производительность потоков. Таким образом, он признает, что она не подразумевает сама себя, но позволяет нам сделать некоторые выводы.
«То, что мы видим», — говорит он. — С одной стороны, скорость однопоточных вычислений «Эльбрус-8С» снижена в два-три раза, а в некоторых случаях до четырех раз, по сравнению с последним офисным процессором (отмечен зеленым цветом). Однако по сравнению с серверными процессорами (отмечены синим цветом) разница сокращается до 1,5-2 раз, благодаря их гораздо более низкой частоте. Однако у них больше ядер и потоков. Кроме того, у «Эльбруса» еще более низкая частота — всего 1,3 ГГц. Если принять во внимание производительность за такт, то она, по крайней мере, не уступает лучшим офисным процессорам и серверам.
Авторы продолжают рассматривать общую производительность. Количество потоков, распознаваемых клиентами BOINC, указано в скобке после модели процессора. Комментируя цифры, эксперт поясняет, что мы имеем дело не с отдельными чипами, а с системами на их основе. «Для настольных процессоров (отмечены зеленым цветом) система может иметь только один процессор, — говорит автор. — Для серверных систем на базе Xeon E5 — до двух CPU; однако для Эльбрус 8C в сервер может быть установлено до четырех CPU. Если Xeon E5-2683 V3 имеет 14 ядер (и 28 потоков) на сокет, а «Эльбрус» — восемь ядер (и 28 потоков), LAG значительно уменьшается. Двуручная машина с 28 ядрами уже может сравниться с 32-дюймовой машиной на базе Эльбруса; отметим, что IntelxeonE5-2683V3 был выпущен в 2014 году.
Автор считает, что из приведенных цифр видно, что существующие модели не могут конкурировать с настольными системами ни по производительности, ни, возможно, по цене. С другой стороны, ситуация с серверами гораздо интереснее, — добавляет он. -Подобная система с двумя серверами Xeon E5-2683 V3 стоит около 10-12 000 долларов США, и в некоторых областях «Эльбрус» уже может конкурировать на этом рынке. Ситуация может стать еще лучше, если будут реализованы планы по увеличению количества ядер (16 и 32) и частот.»
Альт-Сервер» — российская серверная система на базе программиста ООО «Базальт СПО» с широкой функциональностью, оптимизированная для использования в сетях крупных предприятий.
Компьютер Эльбрус-401 на основе процессора Эльбрус-4С
Для демонстрации возможностей процессора MCST собрала персональный компьютер на базе «Эльбрус-4С». Известно, что помимо процессора на борту имеется видеокарта AMD Radeon 6000, видеоадаптер, жесткий диск SATA 2.0 объемом 1000 Гб и накопитель MSATA объемом 128 Гб. За дверью находятся шесть USB 2.0 и один DVI/VGA выход, а также стандартный Ethernet разъем и аудио оборудование. Компьютер «Эльбрус-401» имеет 24 Гб оперативной памяти.
Российский компьютер также имеет свою собственную операционную систему под названием «Эльбрус». В этом нет ничего принципиально нового; это мгновенно узнаваемая структура Linux. Однако при необходимости его можно заменить на Windows XP и другие операционные системы, работающие на платформе X86.
Несмотря на довольно среднюю функциональность, производительность компьютера «Эльбрус-401» оказалась очень хорошей. Разработчики подвергли ПК «Эльбрус» испытанию, запустив Doom 3 (BFG Edition 2012).
Как вы, возможно, знаете, FPS во время игры колеблется между 15 и 30 пунктами. Конечно, это связано не только с процессором Эльбрус-4С, но и с мощной видеокартой с данными Doom 3. С другой стороны, тот факт, что российские строительные процессоры оказались совместимы с видеокартами AMD, уже является хорошим знаком. Но стоимость компьютера «Эльбрус-401» все равно печальна: $3900! MCST принимает заказы только от юридических лиц.
Кстати, MCST на этом не остановится. В настоящее время компания работает над восьми ядерными процессорами Эльбрус-8С и в этом году выпустит стоечный сервер под названием Эльбрус-4.4. Компания также планирует создать собственный видеопроцессор и работать над материнскими платами Monocube.
