Эльбрус — российский Intel и наша последняя надежда?
Пытаемся разобраться в том, что это такое вообще эти наши процессоры »Эльбрус». Очередное предприятие для распила денег или нечто стоящее?
Потенциал отечественных вычислительных платформ Эльбрус и МЦСТ-R с точки зрения импортозамещения в отрасли телекоммуникаций и связи
Всем известно, что в России индустрия микроэлектроники находится в упадке, а отечественных микропроцессоров с характеристиками, допускающими широкое применение, просто не существует. На конференции «Импортозамещение в отрасли связи – стратегический вектор развития», прошедшей в конце октября в Москве, практически каждый доклад содержал сакраментальную фразу: «Поскольку Россия собственных микропроцессоров не про-изводит, мы вынуждены использовать импортную электронно-компонентную базу». Однако, пере-фразируя Марка Твена, можно возразить: слухи об отсутствии российских процессоров несколько преувеличены.
Речь пойдёт о двух линейках микропроцессоров, разработанных коллективом ЗАО «МЦСТ». Компания ЗАО «МЦСТ» образована в 1992 году на базе ведущих подразделений Института точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) им. С.А. Лебедева, в котором были разработаны отечественные высокопроизводительные ЭВМ и вычислительные комплексы нескольких поколений. Практически все ее ведущие специалисты входили в число создателей многопроцессорных вычислительных комплексов (МВК) «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2», ставших основой ряда широкомасштабных систем стратегического значения.
В тяжёлые 1990-е годы компании удалось стать полноценным исполнителем заказных проектов для фирмы Sun Microsystems, одного из мировых лидеров микропроцессорной индустрии и разработчика процессорной архитектуры SPARC. Поэтому неудивительно, что первой собственной разработкой коллектива стал микропроцессор, реализующий набор команд 32-разрядной системы SPARC V8. Это произошло в 1999 году, но компания продолжает и сегодня развивать линейку SPARC-совместимых процессоров. Уже выпущено 4 поколения процессоров, при этом каждая следующая модель существенно превосходит предыдущую по производительности.
На сегодняшний день флагман этой линейки — четырехъядерный 64-разрядный микропроцессор «МЦСТ-R1000» с рабочей тактовой частотой в 1 ГГц. Несмотря на успехи в проектировании SPARC-совместимых процессоров, ведущих сотрудников МЦСТ не оставляла мысль реализовать «в кремнии» наработки, сделанные в области высокопроизводительных ЭВМ ещё в советское время. В 2000 году в ЗАО «МЦСТ» началось создание собственной 64-разрядной микропроцессорной архитектуры «Эльбрус», основанной на идеях повышения производительности за счёт явного управления параллелизмом и программ-но-аппаратного подхода к проектированию, то есть совместной согласованной разработки программного обеспечения и аппаратуры. Явное управление параллелизмом было предложено ещё в архитектуре супер-ЭВМ «Эльбрус-3».
По различным причинам, прежде всего экономическим, в то время эти наработки не были доведены до конца, но они нашли своё воплощение в архитектуре «Эльбрус-2000» («Эльбрус»), которая обрела реальные очертания в МЦСТ в 1998 году. Первый кристалл с архитектурой «Эльбрус» был произведён в 2005 году, а в 2007 году первый вычислительный комплекс на основе микропроцессоров «Эльбрус» успешно прошел Государственные испытания. С этого времени выпущено уже 4 поколения процессоров, каждое из которых является существенным шагом вперёд по сравнению с предыдущим. Сегодняшняя «рабочая лошадка» в этой линейке – процессор «Эльбрус-2С+», с частотой 500 МГц и 2 ядрами с архитектурой «Эльбрус». Старший процессор этой линейки — четырехъядерный «Эльбрус-4С» с рабочей тактовой частотой в 800 МГц, прошёл государственные испытания весной 2014 года и готов к серийному производству. В производство уже запущена опытная партия следующей – пятой – модели: «Эльбрус-8С». Он спроектирован по технологии 28 нм, имеет 8 процессорных ядер, в процессорные ядра внесены архитектурные улучшения. Процессор должен пройти государственные испытания в 2015 году.
МЦСТ также имеет наработки в направлении экономичных систем на кристалле. В 2015 году завершается разработка микропроцессора «Эльбрус-1С+» — одноядерного микропроцессора с архитектурой «Эльбрус» и встроенным графическим ядром, с поддержкой аппаратного ускорения 3D-графики, и общим энергопотреблением менее 10 ватт. Первый вопрос, который встаёт в связи с появлением на рынке нового процессора – это производительность. Можно утверждать, что отечественные разработки находятся на достойном уровне. Современные процессоры ЗАО «МЦСТ» можно расположить в такой последовательности, по возрастанию вычислительной мощности отдельного процессорного ядра: МЦСТ R1000, «Эльбрус-2С+», «Эльбрус-4С». Одно ядро R1000 имеет производительность примерно на уровне равночастотного Intel Atom, одно ядро с архитектурой «Эльбрус» – в большинстве тестов не хуже, чем равночастотный Intel Core2, но нередко в ситуациях, когда в исполняемой программе много независимых друг от друга операций, он «догоняет» архитектуру Intel Core2 с более, чем в 2 раза высокой частотой. Особенно хорошие результаты можно получить, проведя ревизию «горячих мест» в программе и проведя программные алгоритмические оптимизации на уровне исходных кодов. Архитектура «Эльбрус» даёт программистам большие возможности в этом плане.
Константин Трушкин, помощник генерального директора по маркетингу ЗАО «МЦСТ»
№ 3 (06), 2014
