Bdtyk

«Эльбру́с» — серия советских суперкомпьютеров, разработанных в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) в 1970—1980-х годах под руководством Всеволода Сергеевича Бурцева. Производство велось на Загорском электромеханическом заводе (ЗЭМЗ) «Звезда». Архитектура «Эльбрус-3», разработка которого началась в конце 80-х, принципиально отличалась от предыдущих моделей. Опытный образец Эльбрус-3 прошёл испытания, но в серийное производство запущен не был.

Модели серии |

Эльбрус-1 |

Многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК) Эльбрус-1 — разработан в 1973—1979 гг., сдан государственной комиссии в 1980 году. Построен на базе ТТЛ-микросхем. Производительность — до 12 млн оп/с в комплектации Э1-10 с десятью ЦП^[1]. Главный конструктор серии — Всеволод Сергеевич Бурцев.

Эльбрус-2 |

МВК Эльбрус-2 — разработан в 1977—1984 гг., сдан в 1985 году. Производительность на 10 процессорах (из них 2 считались резервными) — 125 млн оп/с^[2]. Построен на базе ЭСЛ интегральных схем ИС-100 (аналог серии Motorola 10000), из-за высокой потребляемой мощности требовал мощную систему охлаждения. По словам Бориса Бабаяна, всего было выпущено до 200 машин «Эльбрус-2» с разным числом процессоров^[3].

Используется в управлении РЛС Дон-2H^[4][5].

По справке «Красной звезды» от 1 марта 2001 года, Эльбрус-2 используется в «системе ПРО второго поколения, ЦУПе, Арзамасе-16 и Челябинске-70»^[6].

Используется в системе ПРО Москвы А-135^[7].

• Процессор
  
  
  
  • Размещён в трёх шкафах
  
  
  • Система команд — безадресная, стековая, используется обратная польская запись
    
  
  
  • Тактовая частота — 20 МГц
    
  
  
  • Производительность по смеси Гибсон-3 — 12,5 млн оп/сек
  
  
  
  


• 
  ОЗУ
  
  
  
  • логическая организация — тегированная, страничная (размер страницы — 512 слов)
  
  
  • физически — до 16 млн слов (24-битная физическая адресация) размером 80 бит (из них 8 контрольных), эквивалентный объём — 144 МБайт
    
  
  
  • построена на микросхемах DRAM ЗУ565РУЗВ (16K * 1)
  
  
  • используется трёхуровневый интерливинг^[8]
    
  
  
  
  


• Внешняя память^[9]
  
  
  • На магнитных барабанах — от 8,5 до 136 МБайт
  
  
  • На сменных магнитных дисках — от 34 до 700 МБайт
  
  
  • На магнитной ленте — от 70 до 560 МБайт
  
  
  
  

Эльбрус-1К2 и Эльбрус-Б |

Эльбрус-1К2 (также известен как СВС^[10] с жаргонной расшифровкой «Система, Воспроизводящая Систему»^[10]) был разработан на основе компонентов и технологий Эльбруса-2 для замены БЭСМ-6. Сохранял полную программную совместимость с предшественником. Было произведено порядка 60 машин.^[11]

Эльбрус-Б (или Эльбрус-1КБ) — это усовершенствованная версия БЭСМ-6, выполненная на интегральных микросхемах, в которой устранены некоторые ограничения архитектуры БЭСМ-6. Главный конструктор — Г. Г. Рябов.

Эльбрус-3 |

МВК Эльбрус-3 — разрабатывался в 1986—1994 гг. группой сотрудников ИТМиВТ под руководством Б. А. Бабаяна на основании совершенно новых архитектурных идей. МВК Эльбрус-3 должен был содержать 16 суперскалярных процессоров с VLIW системой команд. Не был запущен в серию.

Архитектура «Эльбрус-3» получила дальнейшее развитие в архитектуре микропроцессоров Эльбрус 2000 и Эльбрус-3М1.^[12]

Эльбрус-3-1 (МКП) |

МКП Эльбрус-3-1 в машинном зале

Конструктор А. А. Соколов. В 1993 году был успешно завершён первый этап Государственных испытаний «Эльбрус-3-1» — МКП (модульный конвейерный процессор) (Премия имени С. А. Лебедева РАН).
В МКП основная идея заключалась в возможности подключения процессоров с различной специализацией (радиолокационная обработка, структурная обработка, быстрые преобразования Фурье и т. д.). У МКП было несколько счётчиков команд, поэтому он мог работать с несколькими потоками команд. Одновременно на едином поле памяти в процессоре выполнялось до четырёх потоков команд.

Архитектура Эльбрус-1,2 |

Основным отличием системы Эльбрус является ориентация на языки высокого уровня 1980-х годов. Языки класса Ассемблер в системе отсутствуют. Базовый язык — Автокод Эльбрус Эль-76 (автор В. М. Пентковский), на котором написано общесистемное программное обеспечение (ОСПО), является языком класса Алгол. Он напоминает язык Алгол-68. Основное различие состоит в динамическом связывании типов, которое поддерживается на аппаратном уровне. При компиляции программа на Эль-76 переводилась в безоперандные команды стековой архитектуры.

Главное отличие архитектуры Эльбрус от большинства существующих систем — это использование тегов. В системе Эльбрус каждое слово памяти имеет кроме информационной части, содержащей элемент данных, ещё и управляющую часть — тег элемента, на основании которого аппаратура процессора динамически выполняет выбор нужного варианта операции и контроль типов операндов.

Очень похожие принципы: Алгол как управляющий язык и система тегов применялись в компьютере B5000 фирмы Burroughs Corporation. Среди пользователей Эльбруса ходила шутка: называть систему «Эль-Берроуз».

Элементарные типы данных |

• целые числа двух форматов — слово (64 разряда) и полуслово (32 разряда)


• вещественные числа трех форматов — слово, полуслово и удвоенное слово (128 разрядов)


• наборы — обобщение языковых типов данных bool (логический), char (символьный), alfa (короткая строка, размещаемая в слове), bytes (последовательность байтов слова)

Управление памятью |

В аппаратуре и ОС реализован гибкий механизм управления виртуальной памятью (называющейся в документации «математической»). Программисту предоставляется возможность описывать массивы размерами до 2²⁰ элементов. Разрешённые форматы элементов массива: бит, цифра (4 бит), байт, полуслово (32 бит), слово (64 бит), слово удвоенной точности (128 бит). Каждой задаче предоставляется 2³² слов.

Программное обеспечение |

• Операционная система, система файлов, система программирования Эль-76, многоязыковые компоненты ОСПО — ИТМиВТ
  


• 
  Фортран, Кобол, ПЛ/1, Алгол — Новосибирский филиал ИТМиВТ (ныне^[13] ОАО «Новосибирский институт программных систем»)


• 
  Паскаль, КЛУ, АБВ, РЕФАЛ, Снобол-4, Диашаг, Форт — Ленинградский университет, 1986 г. (Работает под управлением ОСПО. Имеются средства связи с процедурами на Эль-76).


• Интеллектуальная система программирования МИС, Лисп — Институт кибернетики АН СССР
  


• 
  Симула-67 — Ростовский университет
  

Разработки МЦСТ |

Эльбрус-90микро |

Эльбрус-90микро — вычислительный комплекс, основанный на микропроцессорах серии МЦСТ-R с архитектурой SPARC.

Эльбрус-3М |

Вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1» создан на основе VLIW-процессора с архитектурой Эльбрус 2k фирмы МЦСТ^[16]. В режиме двоичной компиляции эмулирует систему команд x86; поставляется с операционной системой МСВС-Э (на основе Linux 2.6.14), системой программирования с оптимизирующим компилятором, системой двоичной компиляции, системой тестовых и диагностических программ, средствами для обеспечения программной совместимости с многопроцессорными вычислительными комплексами (МВК) «Эльбрус-2» и «Эльбрус-1». Прошёл государственные испытания^[17].

В тесте SPEC «Эльбрус» с тактовой частотой 300 MHz в режиме совместимости с платформой x86 обогнал Pentium III 500 MHz.
[1]

Предполагалось, что в 2008 году будут построены 100 серверов «Эльбрус-3М» для оборонной отрасли. Теоретическая производительность двухпроцессорной системы, работающей на частоте 300 МГц, составляет 4,8 Гфлопс (64-bit double) — для сравнения, двухъядерный процессор Intel Core 2 Duo 2,4 ГГц = 19,2 Гфлопс (64-bit double), двухъядерный Itanium 2 1,66 ГГц — 13,2 Гфлопс (64-bit double), четырёхъядерный Sandy Bridge 3,8 ГГц = 121,6 Гфлопс (64-bit double). Процессоры Эльбрус имеют площадь 189 мм², произведены по технологии 130-нм и содержат 75,8 млн транзисторов. Оригинальная архитектура E2K позволяет выполнять до 23 операций за такт и обеспечивает низкое энергопотребление: 0,4 Вт/Гфлопс^[18][19].

КМ-4 |

В декабре 2012 г. ЗАО «МЦСТ» получило пилотную партию моноблочных компьютеров «КМ-4», оснащённых материнской платой «Монокуб»^[20], построенной на базе процессора Эльбрус-2С+ и южного моста КПИ.

Следующие поколения процессоров Эльбрус |

В 2009 году планируется начало производства процессоров по технологии 90 нм. А компьютер получит 4 таких процессора с частотой 500 МГц. В планах дальнейшее развитие процессоров:

• «Эльбрус-2СМ» — 12 ГФлопс, 90 нм к 2014 г. — микропроцессор с архитектурой Эльбрус, адаптированный для производства на отечественной фабрике^[21].


• «Эльбрус-1С+» — 24+28 ГФлопс, 40 нм, 1 ГГц, 7 Вт, к 2015 г. — экономичный микропроцессор с архитектурой Эльбрус и встроенным графическим ядром^[22].


• «Эльбрус-4С» — 64 ГФлопс, 65 нм к 2014 г.


• «Эльбрус-8С» — 250 ГФлопс, 28 нм к 2015 г. — восьмиядерный микропроцессор с архитектурой Эльбрус^[23].


• «Эльбрус-16С» — 0,5—1 ТФлопс, 16—28 нм, 8-16 ядер, к 2018 г.^[24]
  


• «Эльбрус-32С» — 2—4 Тфлопс, 10—14 нм, 32 ядра, до 2 ГГц, к 2019—2020 г.

План текущих исследований и разработок на сайте ЗАО МЦСТ.

Архитектура

Архитектура ELBRUS (англ. ExpLicit Basic Resources Utilization Scheduling — «явное планирование использования основных ресурсов»).

Архитектура «Эльбрус» разработана в России и имеет ряд уникальных особенностей:

• Основная особенность — заложенный в архитектуру принцип явного параллелизма операций, он дает возможность выполнять на каждом ядре до 25 операций за один машинный такт, что обеспечивает высокую производительность при умеренной тактовой частоте;


• технология динамической двоичной трансляции, позволяющая обеспечивать эффективное исполнение приложений и операционных систем, распространяемых в двоичных кодах x86;


• поддержка режима защищённых вычислений с особым аппаратным контролем целостности структуры памяти, которая позволяет обеспечить высокий уровень информационной безопасности использующих его программных систем.

Помимо высокой производительности и энергоэффективности процессоров, это дает возможность применять их в замещении импортных вычислительных систем там, где этого требуют соображения информационной безопасности и технологической независимости.

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Операционные системы |

Операционные системы поддерживающие процессоры архитектуры Эльбрус:

• ОС Эльбрус


• МСВС


• Нейтрино-Э


• ALT Linux

См. также |

Викиновости по теме: Власти Крыма планируют переход на Linux из-за санкций

• Мобильная система Вооружённых Сил


• Мандатное управление доступом


• 
  ЛИНТЕР ^[25].

Примечания |

Литература и публикации |

• Пентковский В. М. Автокод Эльбрус. Эль-76. Принципы построения языка и руководство к использованию / под редакцией Ершова А. П.. — М.: Наука, 1982. — 352 с.


• Пентковский В. М. Язык программирования Эль-76. Принципы построения языка и руководство к пользованию. — 2-е изд, испр. и доп. — М.: Наука, 1989. — 364 с.


• Сафонов В. О. Автокод Эльбрус: Учебное пособие. — Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1982.


• Сафонов В. О. Языки и методы программирования в системе Эльбрус / под редакцией Лаврова С. С.. — М.: Наука, 1989. — ISBN 5-02-013983-1.


• Ким А. К., Перекатов В. И., Ермаков С. Г. Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства «Эльбрус». — СПб.: Питер, 2013. — ISBN 978-5-459-01697-0.

Ссылки |

• Королев, Л. Н. Многопроцессорные вычислительные комплексы Эльбрус // Структуры ЭВМ и их математическое обеспечение : Гл. ред. физ.−мат. лит−ры : уч. пос. для вузов по спец−ти «Прикладная математика». — 2−е, перераб. и доп. — М. : Наука, 1978. — С. 166−169. — 352 с.


• А. П. Ершов и др. Заключение рабочей группы № 2 по архитектуре и программному обеспечению ЕР МВК «Эльбрус» (рус.). Электронный архив академика А. П. Ершова. Институт систем информатики им. А. П. Ершова СО РАН (20.04.1984(?)). — (+ то же в виде текста). Проверено 6 августа 2009. Архивировано 23 августа 2011 года.


• Бабаян, Б. Многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус» : [рус.] // Квант : журн.. — 1981. — № 8. — С. 54−57.


• Дубова, Наталья. От «Эльбруса-3» — к «Эльбрусу-2000» : [рус.] // Computerworld Россия : журн.. — 2000. — № 27−28 (20 июля).


• Иванов, A. Школа академика С. А. Лебедева в развитии отечественной вычислительной техники : [рус.] // Электроника : НТБ. — 2002. — № 6. — С. 48−54.


• В. Д. Анисимов, Г. С. Батырь, А. В. Меньшиков, В. Д. Шилин. Система контроля космического пространства Российской Федерации (рус.). Публикации. Сайт инициативных астрономических проектов ПулКОН и LFVN (4 октября 2006). — О реальных применениях компьютеров Эльбрус-1, 2. Проверено 6 августа 2009. Архивировано 23 августа 2011 года.


• Семейство ЭВМ "Эльбрус" (рус.). История отечественной вычислительной техники. Универсальные ЭВМ. Виртуальный компьютерный музей. Проверено 6 августа 2009.


• В. В. Пржиялковский, Н. Л. Прохоров, Е. Н. Филинов. Кого и зачем вводят в заблуждение (рус.). Архив новостей. Виртуальный компьютерный музей (4 сентября 2000). — Развернутый комментарий к статье Ю. Ревича «Неизвестные ЭВМ» в газете "Известия" от 11.07.2000 известных советских разработчиков ЭВМ. Проверено 6 августа 2009.


• Владислав Мещеряков. 100% российский компьютер возродился (рус.). Новости. CNews (30 июня 2008). Проверено 6 августа 2009. Архивировано 22 августа 2011 года.


• Chip Man. Интервью с Борисом Бабаяном (ч.1) (рус.). Chip Man's Блог. Intel Galaxy (20 июля 2009). Проверено 6 августа 2009. Архивировано 23 августа 2011 года.


• Виктор Картунов ака matik. Кое-что об Эльбрусе−2000 (рус.). Ф-Центр (7 декабря 2005). Проверено 16 июня 2011.


• Екатерина Мищенко. Высоты «Эльбруса»: от 64 мегабайт до 10 килограмм. Чем занимались компьютерные разработчики в СССР, пока Возняк придумывал Apple (рус.). «Индикатор». Медиахолдинг Rambler&Co (26 октября 2018). Проверено 2 февраля 2019.