Процессор МЦСТ R1000. 1 ГГц и 4 российских ядра

Периодически заглядываю на сайт разработчиков российского процессора МЦСТ на базе архитектуры SPARC, более известной как платформа «Эльбрус».

Московский центр СПАРК-технологий известен своей разработкой Elbrus 2k конца 90-х годов, а сегодня системы МЦСТ базируются на двух семействах микропроцессоров: МЦСТ-R, совместимых со SPARC v8 и v9, и «Эльбрус» с архитектурой собственной разработки.

Первые поколения RISC-процессоров МЦСТ-R используются в системах ПВО С-300 и С-400, что, по моему мнению, позволило компании выжить в условиях тотального разрушения производств электроники в РФ начиная с 90-х годов. Могу представить что бы они сейчас выпускали, не будь их продукция столь узко-специализированной и при нормальном финансировании…

R1000

С удивлением обнаружил что в декабре 2011г. компания-разработчик сделала серьёзный шаг вперёд, передав в серийное производство новый 4-х ядерный процессор R1000, микросхема 1891ВМ6Я.

МЦСТ R1000 содержит 4 ядра 64-разрядной архитектуры SPARC V9, каждое ядро декодирует и отправляет на исполнение до 2 команд за такт.

Для сравнения производительности процессора возьмём табличку с Википедии

• AMD Athlon 64 2,211 ГГц (2003) — 8 Гфлопс
• AMD Athlon 64 X2 4200+ 2,2 ГГц (2006) — 13.2 Гфлопс
• Intel Core 2 Duo 2,4 ГГц (2006) — 19,2 Гфлопс
• AMD Athlon II X4 645 (ADX645W) 3.1 ГГц (2010) — 38.44 Гфлопс
• Intel Core 2 Quad Q8300 2,5 ГГц — 40 Гфлопс
• Intel Core i7-975 XE 3,33 ГГц (2009) — 53.328 Гфлопс
• Intel Core i5-2500K 4,6 ГГц (2011) — 66.32 Гфлопс
• AMD Athlon XP 1800+ — 2.32 Гфлопс
• МЦСТ R1000 (1 ядро, 32/64бит) — 4/2  Гфлопс

Основные характеристики микросхемы МЦСТ R1000

На базе процессора МЦСТ R1000 уже разработаны модули МВС4/С и МВС4-РС, которые обеспечивают многопроцессорные, многопользовательские и многопрограммные вычисления в режиме жесткого реального времени.

Реализация этих возможностей поддерживается общим программным обеспечением, включающим операционные системы ОС «Эльбрус» и ОС МСВС 3.0, оптимизирующий компилятор с языков С/С++, высокопроизводительные математические библиотеки и ряд других компонентов.

МВС4/С

МВС4-PC

Для ВК с архитектурой Эльбрус и SPARC созданы, сопровождаются и постоянно развиваются две операционные системы:

• OS_E90 на базе операционной системы Solaris 2.5.1
• ОС «Эльбрус» на базе Linux 2.6.14

Возможно исполнение как привилегированных, так и не привилегированных кодов архитектуры x86, включая операционные системы MS-DOS, Windows, Linux, QNX, FreeBSD, без каких-либо дополнительных модификаций на базе системы двоичной битовой компиляции.

СИСТЕМА НА КРИСТАЛЛЕ ЭЛЬБРУС-2С+

Эльбрус-2С+ — первый гибридный высокопроизводительный микропроцессор фирмы МЦСТ, микросхема 1891ВМ7Я. Он содержит 2 ядра архитектуры Эльбрус и 4 ядра цифровых сигнальных процессоров (DSP) фирмы Элвис. Основная сфера применения процессора Эльбрус-2С+ — системы цифровой интеллектуальной обработки сигнала, такие как радары, анализаторы изображений и т.п.

Для гибридного процессора реализована версия компилятора с языка Си, позволяющая компилировать код для ядер DSP и обеспечивать эффективное взаимодействие основной программы, исполняющейся на ядрах CPU, и процедур для DSP.

Основные характеристики системы на кристалле Эльбрус-2C+

Оригинальной особенностью микроархитектуры «Эльбрус» является применение устройства предварительной подкачки буфера. Подобного механизма предварительной подгрузки данных нет сегодня ни в одном из современных процессоров.

К числу замечательных особенностей «Эльбрус-С», кроме механизма асинхронной подкачки массивов, относятся возможности защищенного исполнения с помощью тегов (позволяют отличать адреса от данных) и дескрипторов (позволяют контролировать выход за границы объектов программы). Это дает возможность обнаруживать некоторые виды программных ошибок и бороться с вирусами.

Аппаратная поддержка динамической компиляции кодов х86 в команды «Эльбрус» позволяет работать совместно с BIOS и ОС для архитектуры х86, достигая при этом достаточно высокой производительности. Напомним, что Itanium также первоначально имел режим совместимости с х86 благодаря аппаратной эмуляции, но затем x86-совместимые процессоры оказались впереди по производительности, и от этого режима в Itanium отказались.

По результатам тестирования, «Эльбрус» первого поколения имел производительность на уровне Pentium4/2 ГГц, а «Эльбрус-С» — в два раза больше.

В 2012 году будет создан двухъядерный «Эльбрус 2С» для технологии 65 нм и четырехъядерный «Эльбрус 4С» c производительностью 64 GFLOPS. В 2015 году ожидается появление четырехъядерного «Эльбрус 4С» с производительностью 150 GFLOPS, который будет выпускаться по технологии 40 нм, а в 2017 году — по технологии 28 нм, иметь восемь ядер и 256 GFLOPS, при этом разработчики намерены достигнуть производительности 4 GFLOPS/Вт. Изготовление процессоров по технологии 90 нм в МЦСТ надеются наладить на заводе «Микрон» на базе приобретаемых у компании STMicroelectronics технологий.

Вычислительные системы

В вычислительных комплексах на базе «Эльбрус» и МЦСT-R применяются традиционные для x86-систем северный и южный мост — довольно дорогие наборы компонентов микросхем, выпускаемые на базе программируемых интегральных схем FPGA.

Для компьютеров на базе «Эльбрус-С» основная функция северного моста — контроллер памяти, интегрированный в процессор, а южный мост был спроектирован заново и именуется «контроллер периферийных интерфейсов». Он появился в прошлом году и поддерживает интерфейсы PCI, PCI-E x8 1.0, SATA, IDE, USB 2.0, Ethernet, RS-232/RS-485, IEEE-1384, AC’97, шину I2C.

Стоимость «Эльбрус-C» первого поколения в партии 10 тыс. штук составляет $70..80, стоимость южного моста — $40..50.

Базовая продажная цена для компьютеров на их основе в настольном исполнении составляет 70 тыс. руб., а для систем с сPCI — втрое дороже. Удешевление компьютеров и их компонентов — одна из важных задач МЦСT.

В варианте ОС «Эльбрус» на базе ядра Linux 2.6 имеются среды разработки, компиляторы Си/Си++/Фортран, средства реального времени, СУБД и др. Кроме того, при работе в режиме эмуляции х86 возможно применение операционных систем QNX, FreeBSD и т. д., а также операционных систем Microsoft.

Источник
http://www.mcst.ru
http://www.osp.ru/os/2011/07/13010501/