Takže v Rusku CJSC MCST a OJSC INEUM im. I.S. Bruk“ na 9. mezinárodní výstavě „ChipExpo-2011“, která se koná v Moskvě od 1. listopadu do 3. listopadu 2011 v Centrálním výstavním komplexu „Expocentre“, předvádí nové procesory, osobní počítače, notebooky a další elektroniku běžící na mikroelektronice a zpracovateli vlastní výroby.
Počítače jsou určeny především pro: průmysl civilní výroby; vojenské útvary Ruska, SNS a BRIC; radarové systémy pro civilní účely (námořní, letecká, pozemní doprava). Pro civilisty a firmy, kde je potřeba instalovat především bezpečné a spolehlivé počítače. Počítače mají různé konstrukce. Různé bezpečnostní třídy podle potřeby. Všechny počítače mají podporu nebo schopnost pracovat s GLONASS a GPS v závislosti na potřebách kupujícího.
V této poznámce se pokusím vysvětlit principy fungování ruských počítačů a procesorů a také oblasti použití nových produktů.
Pojďme si tedy stručně projít nové produkty, pak se podíváme na detaily a funkce ruských procesorů a jak je porovnat.
Elbrus-2C+ je první hybridní vysoce výkonný mikroprocesor od MCST. Obsahuje 2 jádra architektury Elbrus a 4 jádra digitálního signálového procesoru (DSP) Elvis. Hlavní oblastí použití procesoru Elbrus-2C+ jsou systémy digitálního inteligentního zpracování signálu, jako jsou radary, analyzátory obrazu atd.
V porovnání s procesorem Elbrus-S byly do procesoru Elbrus-2C+ zavedeny následující změny:
- Počet jader architektury Elbrus byl zvýšen na 2.
- Mezipaměť úrovně 2 snížena na 1 MB na jádro.
- Přidán cluster 4 DSP jader pracujících na stejné frekvenci.
- Podporovaný typ paměti změněn na DDR2-800, šířka pásma vylepšena o 60 %
- Přidán další I/O kanál. Můžete k němu připojit další KPI jižní můstek nebo specializované zařízení, jako je DAC/ADC řadič.
- Pro hybridní procesor byla implementována verze kompilátoru v jazyce C, která umožňuje kompilovat kód pro jádra DSP a zajistit efektivní interakci mezi hlavním programem běžícím na jádrech CPU a procedurami pro DSP.
Nejnovější 4jádrový mikroprocesor „MCST R1000“ (pracovní název „MCST-4R“)
Čip MCST-4R je čtyřjádrový systém na čipu s vestavěnou sdílenou mezipamětí druhé úrovně, řadičem koherence, řadičem vstupně-výstupního kanálu, systémovým přepínačem a řadiči mezisystémové výměny. Mikroobvod je postaven na základě systému R-500S na čipu dříve vyvinutého v MCST CJSC
Mikroobvod a na jeho základě vyvinuté procesorové moduly MVS4/S, MVS4-RS jsou určeny pro použití ve vysoce výkonných výpočetních systémech kompatibilních s Elbrus-90micro VC pro automatizované řídicí systémy, jakož i pro vytváření vysoce výkonných jednodeskových počítače pro nositelné a vestavěné aplikace.
Možné oblasti použití mikroobvodu MCST-4R a modulů MVS4/S, MVS4-RS zahrnují:
Nositelné malé domácí počítače pro použití jako:
počítač pro práci v terénu, zejména pro provádění provozních výpočtů, ukládání referenčních informací, přípravu podkladů pro různé účely apod.;
terminál radioelektronických a komunikačních systémů, mobilní a přenosné komplexy zařízení,
terminál pro zkušební a ověřovací zařízení na technických pozicích a také zařízení pro ukládání a přípravu dokumentů souvisejících s provozem komplexních komplexů a dalších aplikací.
Počítače pro automatizovaná operátorská pracoviště pro použití jako zobrazovací nástroje, dokumentace provedené práce atd.
Vestavěné řídicí počítače pro řešení problémů zpracování informací a řízení provozu speciálních objektů v reálném čase
Třída mobilních serverů odolných proti chybám pro budování automatizovaných systémů pro speciální účely, zejména automatizovaných systémů civilních a vojenských orgánů.
CPU0… CPU3 – čtyři procesorová jádra;
L2 cache – mezipaměť druhé úrovně;
CC – regulátor koherence
MC – řadič paměti DDR2 SDRAM;
IOCC – regulátor vstupních/výstupních kanálů;
ISCC – řadiče mezisystémové komunikace;
SCom – systémový přepínač.
Vestavěné počítače (moduly) a hotové výrobky založené na mikroprocesoru MCST R500S
Modul MUP/S byl vyvinut pro průmyslové aplikace. Modul je vyroben ve formátu Euromechanics, výška 3U, se sběrnicí CompactPCI a má všechny potřebné komponenty: procesor, paměť, video adaptér, pevný disk, externí rozhraní.
Procesor MCST R500S, 500 MHz
Paměť DDR, 1GB
Video řadič vlastní konstrukce (MGA), 2 nezávislé kanály, rozlišení až 1600x1200 s 24bitovými barvami. Video buffer 2x8 MB, DVI-I a VGA výstupy
Rozhraní (externí a s výstupem na zadní systémový konektor) USB2.0 (4 kanály), PCI (32bit/33MHz), stereo audio, SATA 1.0 (3 kanály), GBit Ethernet (2 kanály), RS232, PS/2 ( 2 Kb&M kanál)
Napájení 5 V, ne více než 20 W
Společnost MCST vyvinula model tenkého klienta s malými rozměry a spotřebou energie
Tenký klient je zařízení pro zadávání a zobrazování informací (terminál/mini počítač). Fyzicky je tenký klient kompaktní a tichý počítač bez pevného disku (a bez ventilátorů), jehož hlavní operační systém se nahrává na server. Všechny uživatelské aplikace běží na terminálovém serveru (aplikačním serveru), ale to je pro uživatele zcela transparentní. Protože veškerá výpočetní zátěž leží na serveru, tenký klient má minimální hardwarovou konfiguraci bez jakékoli ztráty výkonu.
K čemu se používají tencí klienti?
Tencí klienti se používají v organizacích, kde většina uživatelů používá počítače k provádění stejného typu úkolů: práce s databázemi, informačními katalogy (obchody, lékárny, knihovny), práce jako bankovní terminály atd. Vnější pohled vlevo je tenký klient japonského výrobce NEC vpravo od MCST.
Vlastnosti ruského tenkého klienta:
2-procesorový systém MCST R500S, 250 MHz
Paměť DDR, 128 MB
Video řadič Silicon Motion SM722
Síť Ethernet 100Mbit
Ostatní rozhraní PS/2 klávesnice, PS/2 myš
Napájení 5V, 7W
Nositelný terminál (zabezpečený notebook)
Vyvinuto na základě modulu MPY2.
Vlastnosti modulu:
Nízká spotřeba energie (27W)
široký rozsah provozních teplot
(-20...+50 stupňů)
Odolnost proti nárazu (až 100 g)
těsnost
Základní modul MPY2, frekvence procesoru 400 MHz
TFT displej 15", 1024x768
Video řadič MGA
Externí rozhraní 2xUSB2.0, 2xRS-232/422, 2xPS/2, Ethernet 100Mb, IEEE 1284.
Integrovaná zařízení SSD 8Gb, Wifi 802.11n a/b/g, Glonass/GPS přijímač
Baterie 3Ah, 16V
Operační systém OS "Elbrus" založený na Linuxu nebo OS "MSVS".
Okamžitě řeknu, že pouzdro na prezentovaném modelu je dočasné, jedná se o testovací kopii sériově vyráběných ruských počítačových skříní, které můžete vidět na fotografii níže. Pro srovnání vlevo je ochranný notebook od JSC MCST a vpravo od Panasonicu.
Obecně lze pouzdro na notebook vyrobit jakýmkoli způsobem, hlavní věc je, že splňuje standardy požadavku spotřebitele. V takovém případě potřebujete dobře chráněný a nárazuvzdorný notebook.
Nyní se podívejme na některé otázky a prohlášení typu: iPhone vůbec ne, nějak neokoukaný, kde je místo pro pera, frekvence 400-1000 MHz je na prd, Krevedko je smutný z megahertzů, konečně nastartovaný, smutný, pomalý, atd...
Samozřejmě, toto není iPhone, nebudu se zde hádat, výrobcem procesoru není Čína, ale Rusko. A chci poznamenat, že to není poprvé, co Rusko vyrobilo počítače a procesory! A neustále. Mnoho inženýrů vyškolených a vychovaných v Rusku (SSSR) pracuje v zahraničí a sami vyvíjí software i počítače s procesory. Když si vezmeme známé Intel Pentium, tak tam jsou naše, domácí, kořeny a vývoj. Například známé Slunce podle B.A. Babayan (bývalý šéf a vývojář Elbrus), Peter Rosenbladt navrhl spolupráci s HP. Babayan si ale vybral Sun (první schůzka s vedením Sunu se uskutečnila již v roce 1989). A v roce 1991 byla podepsána smlouva se společností Sun. Představitelé Sunu vědí, že Elbrus se podílel na vývoji mikroprocesoru UltraSPARC, optimalizoval kompilátory, operační systémy (včetně Solaris), nástroje Java a multimediální knihovny. Projekt E2k byl původně financován společností Sun. Nyní je projekt zcela nezávislý, veškeré duševní vlastnictví na něm patří společnosti Elbrus a je chráněno přibližně 70 americkými patenty. B.A. Babayan vysvětluje: „Kdybychom pokračovali v práci se Sunem v této oblasti, všechno by patřilo Sunu. I když 90 % práce bylo hotovo ještě předtím, než se objevilo Slunce. Je velká mylná představa, že JSC MCST jako jediná vyrábí procesory v Rusku, to vůbec není pravda. Abychom jmenovali několik výrobců, kteří vyrábějí procesory:
SPC "ELVEES" - výroba čipů a procesorů, mikroelektronika. Používají se v ruských počítačích, systémech kontroly přístupu a dalších malých domácích spotřebičích. Pracují ve spojení s OJSC ANGSTREM-T na výrobu čipů a mikroobvodů podle konstrukčních standardů 0,13 mikronů. Linky se připravují podle konstrukčních standardů 0,09 μm pod vedením společnosti Sitronics.
Nejznámějším procesorem výrobce je NVCom-01 (Navicom), což je programovatelný tříprocesorový „systém na čipu“ s vestavěnou 48kanálovou navigační funkcí GLONASS/GPS. Mikroobvod je navržen pomocí 0,13mikronové technologie založené na platformě MULTICOR IP-core, rozměry krystalu 8,8 * 9,5 mm*mm, ~60 milionů tranzistorů. Mikroprocesor NVCom-01 umožňuje nahradit vysoce výkonné procesory DSP zahraniční výroby, včetně čipů ADSP TS201 (ADI), řady čipů řady OMAP (TI) a navigačních čipů SiRF Atlas-III (SiRF). Zaměřeno na sériovou výrobu v perspektivní domácí mikroelektronické produkci JSC ANGSTREM-T podle konstrukčních standardů 0,13 μm Jedná se o programovatelný tříprocesorový „systém na čipu“ s vestavěnou 48-kanálovou navigační funkcí GLONASS/GPS. Mikroobvod je navržen pomocí 0,13mikronové technologie založené na platformě MULTICOR IP-core, rozměry krystalu 8,8 * 9,5 mm*mm, ~60 milionů tranzistorů. Mikroprocesor NVCom-01 umožňuje nahradit vysoce výkonné procesory DSP zahraniční výroby, včetně čipů ADSP TS201 (ADI), řady čipů řady OMAP (TI) a navigačních čipů SiRF Atlas-III (SiRF). Zaměřeno na sériovou výrobu v perspektivní domácí mikroelektronické výrobě JSC ANNGSTREM-T podle konstrukčních norem 0,13 μm.
Přesněji řečeno, procesory a modulární zařízení založená na těchto procesorech jsou v Rusku uznávána jako jedny z nejlepších. V Petrohradě získala sada Multiboard vysoké hodnocení od mezinárodních odborníků z ESA, NASA, University of Dundee, Astrium. Právě s využitím čipů stavebnice byla na ISC-2010 poprvé demonstrována tuzemská rozvětvená síť SpaceWire, vybavená pozicí Správce vývojové sítě M&T.
Spolu se specialisty ze světových vesmírných agentur (ESA, NASA, JAXA) se specialisté z SPC „ELVEES“ a SUAI aktivně podílejí na práci Mezinárodní pracovní skupiny (ESA, Holandsko) na zlepšení a dalším rozvoji standardu SpaceWire, včetně tzv. vývoj gigabitové verze nového slibného standardu s galvanickým oddělením, předběžně nazvaného „SpaceFibre“.
KB "Korund-M" se specializuje na montáž různých elektronických modulů počítačů, procesorů a čipů, včetně vojenských aplikací a náročných provozních podmínek, návrh a výrobu složitých, vysoce spolehlivých elektronických zařízení a počítačových komponent. Na fotografii je procesor Baguette Super pro PC a notebooky a základní deska.
STC "Modul" je podnik založený v roce 1990 podniky vojensko-průmyslového komplexu - NPO Vympel a Výzkumný ústav radiotechnického inženýrství. Věnuje se aplikovanému výzkumu v oblasti rozpoznávání vzorů a vývoji hardwaru pro digitální zpracování signálů a obrazu a stavbě funkčně kompletních výpočetních systémů na jejich základě. Vývojář známé řady mikroprocesorů NeuroMatrix. Vestavěné počítače vyvinuté STC "Module" se používají v průmyslových systémech, palubní avionice a vesmírných aplikacích. Obzvláště bezpečná PC jsou distribuována mezi odděleními. Konkrétně MBC186 je instalován na modulu Zarya Mezinárodní vesmírné stanice, stejně jako na servisním modulu ISS a telekomunikační družici Yamal.
Rád bych poznamenal, že STC „Module“ udělilo německé divizi Fujitsu (Fujitsu Microelectronics Europe GmbH) licenci na jádro procesoru NeuroMatrix Core, zaměřené na použití v systémech zpracování signálu a konstrukci neuronových sítí. Lze jej použít v různých multimediálních a telekomunikačních zařízeních (například dekodéry MPEG-4).
Divize Fujitsu získala nevýhradní práva k používání NeuroMatrix Core v EU (patentová licence na 4 roky). Výše kontraktu nebyla oznámena, ale takové dohody obvykle stojí mezi 250 000 a 1 milionem dolarů plus prodejní licenční poplatky.
Zástupce společnosti Licensintorg poznamenal, že dohoda mezi modulem vědeckotechnického centra a společností Fujitsu je první dohodou v posledních letech o vývozu ruského high-tech produktu v oblasti mikroelektroniky, i když mnoho dohod o dovozu podobného technologie byly uzavřeny. Obecně mohu dlouho mluvit o ruských výrobcích procesorů a čipů, ale doufám, že podstata je pochopena, že jsme byli, jsme a budeme tímto směrem. Nyní pojďme mluvit o vzhledu. Mnoho lidí vyčítá, že jsou počítače ořezány na čtverec atd. A že se velikost základní desky vejde jen na nosítka a že počítač lze převážet pouze na traktoru. Úplný nesmysl. Například v Rusku existuje společnost ZAO GRANIT-VT, která vyrábí různé počítače, většinou vestavěné. K výrobě jsou samozřejmě takové počítače potřeba, ale stačí se podívat na fotku, jaký jednodeskový počítač se jim podařilo vyrobit.
Na fotografii je modul GRANIT-VT Module VM503 navržen tak, aby fungoval jako vestavěný malý palubní počítač pro automatické a automatizované řídicí systémy pro pohybující se objekty, průmyslové řídicí systémy a systémy sběru dat, jakož i další systémy pracující v náročných provozních podmínkách. podmínky... Procesor počítače je od výrobce JSC MCST " Nyní se vraťme ke glamouru. Standardní pouzdra od výrobce pro domácí a občanské potřeby od JSC MCST vypadají takto:
Vedle fotografie je to, co je zabudováno do běžného pouzdra. Sloty jsou jednotné. Můžete si koupit jakékoli pouzdro podle svého vkusu, dokonce i ze zlata a s kamínky, pokud to někdo potřebuje. Nejjednodušší verze civilních PC, jako je Elbrus, vypadají takto.
Uvnitř je standardní základní deska známých velikostí. Jediné, že ruské procesory nepotřebují vodu ani klasické chlazení, ventilátory na procesorech neuvidíte. Tady je to, co je uvnitř:
Rozšiřující sloty jsou standardní PCI a S-BUS. ATI Rage128 běží na Elbrus-90micro, naše procesory si s touto kartou poradily bravurně. Jednotka HDD a zapisovací jednotka CD fungují.
Nyní o výkonu a megahertzech. Lidé často ne zcela správně rozumí hodinové frekvenci, například 150-200-300-400 nebo 1000 MHz, na ruských procesorech, ve srovnání se zahraničními analogy. Taktovací frekvence ruských procesorů je nízká - ale je kompenzována „explicitně paralelní“ architekturou (EPIC). Některé ruské procesory na 300 MHz jsou v průměru 1,5 nebo 2krát rychlejší než Pentium 4/1,4 GHz. Začněme jednoduchými příklady a malými čísly „mé drahé miliony“ (c)…
STC "Modul" procesor NM6403 NeuroMatrix frekvence jádra 40 MHz uspořádal sparring (testovací jízdu, jak je nyní v módě) s procesorem Intel Pentium II s frekvencí jádra 300 MHz a těžce vyřadil druhý, mikroprocesor vytvořil v "Modulu" je hybridní tzv. RISC - procesor s masivně paralelním ultrarychlým počítačem. Výsledná architektura jako výsledek tohoto „křížení“ je ideální pro úlohy digitálního zpracování signálu a modelování neuronových sítí. Tato interakce je hlavním rozdílem mezi ruským vývojem a všemi světovými mikroprocesory, bitová hloubka NeuroMatrixu je libovolná od 1 do 64 bitů, což umožňuje procesoru zpracovávat větší počet slov současně - to je přesně stejný paralelismus v výpočty. Díky tomu může NM6403 dosáhnout výkonu, který je srovnatelný nebo dokonce lepší než všechny známé značky mikroprocesorů.
Příkladem je výkonnostní test Sobel Transform, který se používá v systémech detekce a klasifikace objektů. NM6403 jej spouští rychlostí 68 snímků za sekundu. Procesor TMS320C40 od americké společnosti Texas Instruments, který má taktovací frekvenci 50 MHz, provádí tento převod rychlostí 6,8 snímků za sekundu Intel Pentium s frekvencí jádra 200 MHz provádí stejnou operaci rychlostí 21 snímků za sekundu. A to i přesto, že pracovní frekvence jádra NeuroMatrix je pouhých 40 MHz.
Dalším testem je „Fourierova transformace“. Ruský procesor udělá převod pro 256 bodů za 102 mikrosekund, TMS320C40 je čtyřikrát pomalejší, Intel Pentium II s taktovací frekvencí 300 MHz dvakrát.
Důvodem tak vysokého výkonu NM6403 je to, že vývojáři z STC „Module“ se vydali cestou vylepšování architektury, nikoli cestou zvyšování frekvence hodin a kapacity vyrovnávací paměti. Díky tomu procesor při provádění jakékoli operace využívá všechny své zdroje na maximum, což mu umožňuje „překonat“ rychlost a výkon Intel Pentium, které má osmkrát vyšší taktovací frekvenci. Ale odborníci mohou argumentovat, že jde o syntetické - speciální laboratorní testy výkonnosti. Pokud mluvíme o životně důležité aplikaci ruského rozvoje a jeho efektivitě a rychlosti v práci, pak si takovou situaci představte. Videokamera s vestavěným NM6403 je instalována na moskevském okruhu a monitoruje provoz.
Zároveň je schopna okamžitě rozpoznat značku, barvu, velikost a SPZ každého z aut, které kolem ní prolétají velkou rychlostí ve všech osmi pruzích. Navíc nejen rozpozná každý jednotlivý vůz, zjistí, zda řidič prošel technickou kontrolou nebo zda bylo vozidlo odcizeno, ale také předá veškeré informace nejbližšímu stanovišti dopravní policie. Mimochodem, na mezinárodní vesmírné stanici „Alpha“, v ruském bloku „Zarya“, byl již nainstalován palubní počítačový komplex založený na NM6403 NeuroMatrix, který dokonale spolupracuje s počítači západní výroby, které jsou všem známé.
Čip vytvořený na Modulu lze nainstalovat do běžného domácího počítače. Ale v tomto případě bude výsledkem výstřel z děla na vrabce. Podle jeho názoru je pro každodenní potřeby obtížné vymyslet úkoly, které by ospravedlnily potřebu tohoto čipu v běžném procesoru. NM6403 je určen pro výzkumné projekty, řešení aplikovaných problémů, šifrování a dešifrování a zpracování informací přijatých z kosmické lodi v reálném čase.
V Golitsynu, kde se nachází centrum pro zpracování takových informací a kde se jeho objem na jednoho operátora rovná všem programům Centrální televize za rok nepřetržitého provozu, čip STC „Modul“ ještě není nainstalován. Ale podle svých možností je schopen všechny tyto a mnoho dalších doplňujících informací „prostrčit“. Procesory jsou samozřejmě zastaralé, ale tento příklad jsem uvedl, aby bylo jasné, že frekvenci našich procesorů lze bezpečně vynásobit 2 nebo dokonce 3, v závislosti na výkonových úlohách. A pak bude přibližně stejný výkon procesorů v přepočtu na gigahertz. Vezměme si novější testování pro stát. testy procesorů, např. Elbrus-3M/300 MHz v průměru převyšuje výkon Pentia II/300 MHz 1,75krát a je o 17 % vyšší než Pentium III/450 MHz. V širší třídě úloh je výkon počítače Elbrus-3M při provádění kódů IA-32 srovnatelný s výkonem procesorů Pentium II, Pentium III a Pentium IV pracujících ve frekvenčním rozsahu 300-1500 MHz. Na jedné z výstav byly počítače typu Elbrus představeny ruskému prezidentovi Dmitriji Medveděvovi za přítomnosti novinářů, programátorů a hráčů, na počítači proběhl test SPEC, vysoce ocenil výkon a kompaktnost počítačů. Běžní uživatelé na něm vesele testovali prostředí Windows a Microsoft Office. Hráči s radostí testovali své oblíbené hry jako Quake, Kerchief atd... Dnes Elbrus-3M provozuje asi 20 operačních systémů v IA-32, MS-DOS, Windows, Linux, FreeBSD, QNX, Elbrus OS, OS " WSWS ", OS Ubuntu atd. Pod kontrolou těchto operačních systémů běží na platformě Elbrus-3M zhruba tisícovka aplikací, včetně počítačových her, programů z balíku Microsoft Office, videí, programů pro kompresi dat a ovladačů externích zařízení. To vše svědčí o spolehlivosti a úplnosti systému binárního překladu a jeho konkurenceschopnosti. Nezapomeňte, že západní analogy procesorů x86 dosáhly svých výkonnostních limitů a pro komerční použití posouvají frekvenci procesoru výše. Výkon neroste tak, jak by si přáli + obrovský vývin tepla a ve výsledku nutnost výkonných chladicích chladičů nebo vodního chlazení procesorů. Co vypadá energeticky náročné, nebezpečné, nepohodlné. Nové ruské procesory, jako je šestijádrový procesor Elbrus-2C+ s taktovací frekvencí 500 MHz a čtyřjádrový procesor MCST-4R s taktovací frekvencí 1000 MHz, takové chlazení nepotřebují. A pokud chcete vyjádřit svůj názor na jejich výkon, pak, jak jsem vám již psal výše, je třeba frekvenci procesoru vynásobit 2-4krát, v závislosti na úkolu přiděleném PC s jeho procesorem. A teprve potom přibližně dosáhnete frekvenčního čísla našeho procesoru a změříte ho ve frekvencích zahraničních analogů. Navíc ruští výrobci procesorů a stejnojmenných počítačů typu Elbrus vyvíjejí nejen vícejádrové procesory, ale i víceprocesorové. Na fotografii níže vidíte základní desku se čtyřmi tuzemskými procesory najednou.
Takové počítačové desky byly dodány k nám na jih, do OJSC Taganrog Plant Priboi. Jsou vyrobeny tak, aby splňovaly požadavky pro náročné provozní podmínky. Používá se k vytváření navigačních zařízení pro dopravu a armádu. Procesorový modul MBC/C obsahuje čtyři dvoujádrové mikroprocesory R-500S a představuje tak jednodeskový 4strojový systém s celkem osmi procesory. Je k dispozici také ve verzi MVS/S-K s vodivým chlazením.
Závod je čtvrtou organizací, která moduly tohoto typu využívá ve vyvíjených rádiových systémech. Obecně o počítačích těchto rodin mohu mluvit dlouho a zdlouhavě... Hlavní myšlenkou je, že procesory a počítače jsme vyráběli, vyrábíme a vyrábět budeme. „Den národní jednoty“ se blíží, rád bych všem návštěvníkům našeho portálu poblahopřál k tomuto svátku. A gratuluji těm, kteří vyrábějí a vyvíjejí ruskou mikroelektroniku.
V poslední době se stále častěji mluví o existenci určitých ruských procesorů pro počítače. Ale je nemožné je jen vyzvednout a najít v jakémkoli běžném obchodě, jako se to děje u zařízení AMD a Intel. A obecně, nákup procesoru ruské výroby není něco, co může udělat každý. Navíc ne každý může vidět vlastnosti takového zařízení.
Ale i tak se to redakci našeho webu povedlo a my vám představujeme dvě nejdostupnější značky ruských procesorů pro PC. Všechny jsou určeny, jak se říká, pro široké masy, tedy pro běžné uživatele.
1. Značka č. 1. MCST
MCST je první značka procesorů v historii, která byla vydána v Rusku pro domácí použití. Obecně se v této zemi vyrábí většina vybavení pro vojenský nebo vesmírný průmysl. Ale o tom si povíme později.
Pod značkou MCST byly vydány dvě procesorové architektury - Elbrus a SPARC.
První je čistě ruský, používal základ od zahraničních zpracovatelů. Alespoň to tvrdí sám výrobce.
Ale druhá je ruská implementace mezinárodní architektury se stejným názvem. Ve skutečnosti specialisté MCST vzali vše, co potřebovali, ze SPARC, vývoje amerických specialistů, a vytvořili něco vlastního.
MCST SPARC je určen pro vojenský průmysl, takže o této architektuře nebudeme mluvit. Nás, jako běžné uživatele, zajímá spíše MCST Elbrus.
Mezi výhody procesorů s touto architekturou je třeba zdůraznit zejména následující:
- vysoká účinnost ve výpočtech - matematických, inženýrských a dalších vědeckých;
- vysoký stupeň ochrany počítače před neoprávněným přístupem (ve skutečnosti se pár hackerů bude moci alespoň přiblížit hacknutí počítače s takovým procesorem);
- MCST Elbrus dobře „spolupracuje“ s mimozemskými architekturami.
Zároveň tyto procesory zpočátku vůbec nefungovaly s technologiemi jiných lidí. To platí zejména pro architektury jako x86, ARM, MIPS (tento název si zapamatujte, zmíníme se o něm později) a Power.
Vývojáři použili pouze vývoj pro Linux, který je distribuován pod open source.
O konkrétní vzorky procesorů MCST Elbrus je velký zájem. Podívejme se na jeden z nich.
Elbrus-4S
Jedná se o jeden z nejznámějších příkladů této značky.
Jeho vlastnosti jsou následující:
- na vývoji se podíleli nejen specialisté MCST, ale také INEUM (Institut Electronic Control Machines);
- frekvence - 800 MHz;
- technologický postup - 65 nm;
- L1 cache - 64 KB pro každé datové jádro a 128 KB pro každé instrukční jádro;
- mezipaměť druhé úrovně - 8 MB;
- Použitá mikroarchitektura je VLIW.
Pro připojení je použit konektor HFCBGA/1600. První takový procesor byl vydán v roce 2014. Od té doby nebylo nic slyšet o novém vývoji.
Koupit procesor Elbrus-4C je prostě nemožné. Lze jej zakoupit pouze kompletní s počítačem. I když vypadá přinejmenším zvláštně.
Mluvíme o Elbrus 401-PC. Na oficiálních stránkách mcst.ru najdete charakteristiky tohoto vzorku. Počítač je umístěn jako kancelářský a není určen pro domácí použití.
Zde jsou některé funkce Elbrus 401-PC:
- jedno jádro;
- frekvence - 800 MHz;
- video paměť - 16 MB;
- rozlišení obrazovky 1920x1080;
- použitá grafická karta - AMD Radeon 6000;
- 1000 GB pevný disk;
- RAM - 24 GB (lze rozšířit až na 96 MB).
Tento počítač má také vypalovací mechaniku DVD.
Jak vidíte, tento počítač vyvolává obrovské množství otázek. Například je zcela nejasné, proč takové PC potřebuje pro kancelářské úkoly až 24 GB RAM.
Pokud vejdete do jakékoli kanceláře, kde počítače slouží výhradně k práci, velmi zřídka uvidíte stroj s více než 2-4 GB RAM. Ale 24 GB je přinejmenším hodně.
Navíc při vší té bohatosti RAM a vnitřní paměti je k dispozici pouze 16 MB video paměti!
Zajímavé také je, kolik Elbrus 401-PC stojí. Nedávno byly zveřejněny zprávy, že jeho cena byla snížena a nyní takový počítač stojí 199 000 rublů. A to je přibližně 3400 amerických dolarů.
Za stejné peníze si můžete koupit například DELL PRECISION T7810. Tento stroj má 32 GB RAM, 1 TB vnitřní paměti, 4 GB video paměti a procesor Intel® Xeon® E5-2620 v4 se 2 jádry s frekvencí 2,1-3 GHz.
Není zcela jasné, jak by měl zástupce MCST přilákat potenciálního kupce.
Obecně platí, že MCST Elbrus a zejména Elbrus-4C a počítač Elbrus 401-PC, který používá tento procesor, zanechávají poněkud nejednoznačný názor.
2. Značka č. 2. Bajkalská elektronika
Zařízení této značky využívají architekturu MIPS, kterou jsme zmínili výše. Obecně je Baikal Electronics „nejtransparentnější“ a nejsrozumitelnější společností pro mezinárodní komunitu geeků.
Zajímavý: První mikroprocesor od Baikal Electronics byl vyroben na Tchaj-wanu, nikoli v Rusku.
Mezi přednosti produktů této značky můžeme zmínit, že vývojový tým dokázal plně odladit návrh systému na čipu z komponent s vysokým výkonem. Alespoň to je uvedeno v některých článcích na internetu, ale je docela obtížné skutečně pochopit, co to všechno znamená.
Bajkal-T1
O dalších výhodách a nevýhodách produktů Baikal Electronics prostě nejsou žádné informace. To vše pochopíme, když se podíváme na vzorek této značky. A nejslavnějším zástupcem Baikal Electronics je Baikal-T1.
Tento procesor má následující vlastnosti:
- frekvence - 1200 MHz;
- technický proces - 28 nm;
- dvě jádra;
- mezipaměť druhé úrovně - 1 MB.
Baikal-T1 se připojuje pomocí konektoru HFC-BGA 576, byl uveden na trh v roce 2016.
V takovém případě si můžete takový vzorek jednoduše vzít a koupit na trhu. Přesněji, můžete to udělat na oficiálních stránkách (zde je odkaz).
Ale opět je vše zahaleno tajemstvím. Nejsou zde žádné informace o ceně Baikal-T1, ale místo toho jednoduchý formulář žádosti o koupi procesoru. Musí obsahovat vaše jméno, telefonní číslo, e-mailovou adresu a pokud možno i firmu a město.
Důležité: Oficiální webové stránky společnosti také obsahují informaci, že ve druhé polovině roku 2017 vyjde druhý procesor Baikal Electronics a bude se jmenovat Baikal-M.
Mezivýstup
Jednoduchý uživatel si tedy může právě teď koupit procesor Baikal-T1 na oficiálních stránkách Baikal Electronics. Kromě toho existují také počítače využívající procesory značky MCST, například Elbrus 401-PC.
Ve skutečnosti se jedná o všechny ruské procesory dostupné běžnému uživateli. Vše ostatní je určeno pro použití v kosmickém a vojenském průmyslu.
Z naší malé studie můžeme vyvodit následující závěry:
- Přitom není vidět žádný originální přístup k vývoji takových produktů. Jediné, co z toho všeho vyvinuli sami ruští specialisté, je architektura Elbrusu MCST.
- Navíc je naprosto nejasné, jak ruští výrobci procesorů zaujmou potenciální zákazníky.
- Nákup ruského procesoru je extrémně obtížný a velmi nákladný - je absolutně nejasné, za co platíme.
To jsou problémy, které jsou viditelné pouhým okem. Upřímně doufáme, že v budoucnu budou všechny opraveny a Elbrus a Bajkal budou konkurovat AMD a Intel.
Mezitím se krátce podíváme na zbývající značky.
3. Ostatní ruští zpracovatelé
Všechny následující procesory se nepoužívají v osobních počítačích. Jsou určeny pro servery, pracovní stanice a další specializovaná zařízení.
Zde jsou další známé značky ruských procesorů:
- NIISI. V tomto případě je použita stejná architektura MIPS. Známými zástupci NIISI jsou procesory KOMDIV-32 a KOMDIV-64 (bez fotografií). Výhodou takových zařízení je jejich odolnost vůči záření.
- Elvisi. V současné době probíhá vývoj v NPO ELVIS a ELVIS-Neotek. Používají se výhradně v kosmickém průmyslu a při výrobě tzv. chytrých kamer.
- Milander. Tyto procesory se používají poměrně široce - v lékařských zařízeních, řídicích systémech motoru a mnohem více. Jsou určeny pro použití v náročných podmínkách.
- Modul. O této značce se ví jen to, že se používají v kosmickém a leteckém průmyslu a v digitální televizi.
Obecně docela specifické produkty. Jsou zajímavé ke studiu, ale zatím nemá smysl je používat.
Kolem Elbrusu koluje mnoho mýtů. Můžete se s nimi setkat v komentářích k jakémukoli příspěvku nebo článku o Elbrusu. Hlavní kategorie mýtů lze zredukovat na tři otázky:
1. Je Elbrus domácí? Znamená domácí bezpečný?
2. Jaký je výkon? Jak „moderní“ je počítač založený na Elbrusu.
3. Kolik to stojí?
Každá otázka má dvě opačné odpovědi. Od „koupených čínských“ po „všechny naše“. Od „můj telefon je rychlejší“ po „o něco víc a předběhneme Intel“.
Rád bych objasnil, odkud všechny tyto mýty pocházejí. Důvod je v podstatě jeden: společnost MCST - jejich uzavřenost, mlčenlivost a v nejhorších tradicích ruské reality sklon k nafouknutí a snadnému lhaní. Při přípravě tohoto článku jsem se potýkal s tím, že všechny informace o novinkách a hardwarových zdrojích se točí kolem skrovných tiskových zpráv MCST. Je velmi obtížné najít nové informace „shora“. Musíme kopat, číst mezi řádky a kopat ještě hlouběji. MCST sama nereaguje na e-maily a objednávky. Najděte kontakty na webu - zkuste to!
Bravurní řeči o „pětiletém plánu za tři dny“ i historky o „dohoníme a předběhneme“ pocházejí ze stejného místa. Stačí si znovu přečíst tiskové zprávy pro roky 2013-2015. Nyní bychom měli mít sériovou výrobu nejnovějších počítačů založených na Elbrus-16S. Vidíš ho? Já taky ne!
O tricích s technologickými postupy výroby si můžete přečíst v tomto článku na Habré.
Abychom se dostali pryč od abstrakce a vyvrátili mýty něčím konkrétním, vezměme si automatizovanou pracovní stanici Elbrus-401. Tento počítač se vyrábí v malých množstvích. Dokonce se zdá, že je k dispozici k objednání na webu. Formálně.
Vlastnosti převzaty z oficiálních stránek.
| Parametr | Význam |
|---|---|
| Mikroprocesor | Elbrus-4S (1891VM8Ya) |
| Počet procesorů | 1 |
| Pracovní frekvence procesoru, MHz | 800 |
| Špičkový výkon, Gflops | 50 |
| RAM, GB | 24 (až 96), podpora opravy chyb (ECC) |
| Video subsystém | Integrovaná grafická karta založená na VLSI Silicon Motion SM718 Podporuje 2D akceleraci, škálování videa 16 MB video paměti, připojení PCI sběrnice VGA, DVI výstup Rozlišení až 1920 x 1080 3D grafická karta AMD Radeon řady 6000 Připojení sběrnice PCI Express |
| Diskový subsystém | Pevný disk SATA 2.0 1000 GB, 3,5" (až 2 disky) Vestavěný konektor karty CompactFlash mSATA disk na desce s kapacitou 120 GB |
| Vestavěný pohon | DVD-RW mechanika. Podpora dvouvrstvých disků |
| Síťová rozhraní | Podporuje rychlosti přenosu dat 10/100/1000 Mbit/s |
| Zvuk | Integrovaná zvuková karta AC-97 (stereo) |
| I/O porty | USB 2.0: 4 konektory na zadním panelu, 2 konektory na předním panelu. 2 interní porty na základní desce 1 Gigabit Ethernet konektor (10/100/1000 Mb/s) 1 výstup DVI+VGA (kombinovaný). Je možné připojit dva monitory pomocí adaptéru (součástí balení) 1 externí port RS-232, 1 interní port RS-232 konektory pro připojení zvuku (vstup/výstup, stereo) |
Původ
Takže, jak domácí a bezpečný je počítač?Jako nejdomácější se ukázal procesor. Jeho architektura a výsledné bloky jsou zcela domácí zástavbou. Byl vypočten a emulován na FPGA Stratix V. S největší pravděpodobností na softwaru Quartus.
Nyní jeden čip EP2S180 stojí asi 8 tisíc dolarů. Takže náklady na samotné čipy FPGA v prototypu přesahují 50 tisíc dolarů.Jak jsme se k tomuto životu dostali?
K prototypu procesoru Elbrus-4C+ bylo zapotřebí 21 mikroobvodů Altera Stratix IV EP4SE820 s celkovým objemem 100 milionů hradel (ačkoli MCST sám udává číslo 750 milionů) a náklady asi 200 000 $. Pracovní frekvence prototypu je přitom 9 MHz.První nuance: jaké gigaflopy se dávají? Teoreticky, podle testu LINPACK? Nejsou k dispozici žádné informace.
Druhý. Existuje malý trik: když se podíváte na architekturu, uvidíme, že v jádru je procesor DSP. Charakteristiky předchozí verze procesoru jasně naznačovaly, že celkový výkon se skládá z gigaflopů hlavního jádra plus jádra DSP. Můžete například porovnat Popisy na webu MCST Monocube založené na procesoru Elbrus-2C+ a procesoru samotném.
Ale ve skutečných každodenních aplikacích je DSP procesor málo užitečný. Budou dobří ve zpracování signálu a šifrování.
Zde opět narážíme na problém uzavření. Pokud má někdo automatizované pracoviště, testy neprovádí, případně výsledky nezveřejňuje.
Ale zpět k hlavnímu problému, výkonu v reálných aplikacích a každodenní práci. Jediné testy, které jsem na toto téma našel, jsou z Cnews. Testy a jejich výsledky si můžete prohlédnout v plném znění kliknutím na odkaz.
Kdo je líný chodit, podstatou je toto. Vezměte Intel Core i7-2600 (3,4 GHz) a Elbrus-4C. Zajímá mě následující.
Ukazuje se, že jediné „skutečné“ testy s archivem 7z ukazují, že pracovní stanice vážně ztrácí. Ne tak, jak by to mělo být podle Gigaflops, jen dvakrát, ale 5,5krát pro kompresi a téměř 4krát pro dekompresi (počítal jsem podle MIPS, protože paměti jsou jiné). Mimochodem, závěry a pokusy „přitáhnout sovu na zeměkouli“ jsou matoucí. Zdá se, že zdroj dostal Elbrus s podmínkou napsání pozitivní recenze.
Nejprve je velmi doporučeno přečíst si dva doslova programové články o Habrovi: jeden („Mikroelektronický průmysl v Rusku“) a dva („Proč v Rusku téměř neexistuje civilní/komerční high-tech výroba?“). Obecně jsou stále aktuální - s úpravami v některých číslech, ale podstata se nezměnila. Je také užitečné seznámit se s historií toho, jaká rozhodnutí byla přijata v SSSR, alespoň na příkladu NICEVT. Připomeňme, že v 60. letech došli k závěru, že je nutné vytvořit řadu výkonných, unifikovaných počítačů s jedinou architekturou (ES COMPUTER) a za základ byl zvolen IBM System/360, i když mnohé stále považovat tuto volbu za neúspěšnou, protože naděje na opětovné použití softwaru třetích stran se nakonec nenaplnily. Navíc se podle některých výzkumníků ukázalo, že náklady na software jsou mnohem vyšší než náklady na hardware. Tento příběh má několik důležitých nuancí. Za prvé, pak to bylo zcela legální, protože se obvykle jednalo o konkrétní design, který byl patentován, a ne o architekturu samotnou. Již před rokem se v SSSR objevilo zastoupení IBM a bylo také zakoupeno vybavení.
Za druhé, výběr konkrétní architektury trval déle než jeden rok. Konkurentem IBM v této věci byla britská ICL, která byla připravena prodávat licence s veškerou dokumentací a zdrojovými kódy. Je ironií, že samotná ICL již v roce 1991 koupila podíl kazaňského závodu elektronických počítačů a vytvořila společný podnik. A po zrušení mateřské korporace v roce 2013 začala pod touto značkou fungovat pouze ruská divize, která se velmi rozrostla. Konečně za třetí, SSSR zcela neopustil vývoj vlastních počítačových systémů, i když tomu byla věnována menší pozornost. Navíc IBM brzy následovaly klony PDP a ty pak začaly kopírovat všechny architektury, procesory, PC, mikrokontroléry, periferie, software a tak dále, které byly na západním trhu alespoň trochu patrné.
Často bez ohledu na patenty a licence. To vše se podařilo s různou mírou úspěchu. Některé věci se zlepšily, některé zhoršily, ale nakonec to všechno tak či onak fungovalo a co je důležité, bylo to z ekonomického hlediska zcela oprávněné. I když se hodně nakupovalo, i když ne vždy a ne zcela legálně. Na druhou stranu ve vztahu k SSSR byly od roku 1980 v rámci programu CoCom zavedeny zákazy, včetně dodávek výpočetní techniky. Pokud vás zajímá historie, můžete se začít seznamovat s knihou „Informační technologie v SSSR. Tvůrci sovětské počítačové techniky“ od Yu Revich. Po krachu se situace dramaticky změnila – téměř vše se dalo koupit nebo licencovat, pokud byly peníze.
⇡ Naše nebo ne naše?
V tomto ohledu často vznikají spory. Pokud jste například koupili licenci na jádra a další IP bloky, dopracovali celý návrh a odeslali do výroby do zahraničí, jedná se o tuzemský produkt – nebo ne? Co kdybyste sami vytvořili okruh pro velitelský systém někoho jiného? Co kdybychom všechno koupili kompletně, ale vyráběli v Rusku? Stručně řečeno, projekt Ministerstva průmyslu a obchodu předpokládá dvoustupňové třídění. V obou případech musí být developerská společnost ze zákona ruská. U čipů Tier 1 by se měl podílet na vývoji „struktura, logické a (nebo) schéma elektrického obvodu, topologie,<…>PODLE", A „výroba integrovaného obvodu včetně tranzistorového cyklu a výroba metalizačních vrstev se provádí na území Ruské federace“. Nákup licencí od jakýchkoli společností je přitom zcela akceptovatelný.
U čipů druhé úrovně je vše poněkud jednodušší. Zde je nutné, aby práva na topologii byla v Ruské federaci a mikroobvody lze vyrábět kdekoli, ale pouze v případě, že v zemi není k dispozici potřebná výrobní základna. Kritéria jsou vlastně docela spravedlivá, protože nákup licencí a hotových bloků není ani polovina úspěchu. Převést abstraktní „logiku“ do hromadné výroby „křemíku“ a zároveň toto vše zajistit softwarovou platformou je velmi obtížné, zvláště při redukci technického procesu. Navíc mnoho lidí z nějakého důvodu rádo mluví konkrétně o mikroprocesorech, ale zapomeňte na desítky dalších kategorií nebo IP bloků – neméně důležité jsou některé mikrokontroléry nebo jen periferní/sběrnicové řadiče. Obavy ze zavedení záložek ve zdrojovém kódu nebo ve fázi zahraniční produkce nejsou neopodstatněné, ale zdá se, že byly považovány buď za příliš obtížné na implementaci, nebo snadno zjistitelné - nebo za obojí. A obecně existuje mnohem více útočných vektorů.
Kromě toho stále existuje velká a důležitá oblast vytváření hotových výrobků, řešení a systémů. Jen jako příklad společnost YADRO vytváří úložné systémy založené na platformě OpenPOWER. Otevřeně mluví o některých aspektech své práce. Přestože společnost dlouho odmítala, zdá se, že právě její řešení v komplexu Kupol se používají k implementaci „balíčku Yarovaya“ v síti Megafon. To je také obrovská inženýrská práce a příklad substituce importu. S tím druhým ale není vše tak hladké. Na druhou stranu tato výměna není vždy nutná. Je samozřejmě hezké pohladit si vlastní ješitnost pokusem konkurovat v civilním sektoru velkým západním hráčům, ale ekonomicky je to prostě sebevražda.
Investují proto pouze do kriticky důležitých oblastí, kde v případě embarga hrozí, že nezůstanou nic: vojensko-průmyslový komplex a palivově-energetický komplex na prvním místě, dále komunikace, medicína, a prostor. S tím mimochodem souvisí několik dalších vlastností našeho trhu. Za prvé je téměř nemožné najít podrobné veřejné informace o skutečných objemech výroby a konkrétních zákaznících. Za druhé, mnoho produktů má design odolný vůči záření, prodloužené provozní teplotní podmínky a další vybavení. Za třetí, většina developerů jsou formálně nezávislé komerční podniky, ale člověk má často pocit, že peníze dostávají přímo či nepřímo od jediného zákazníka – státu a jeho struktur. Jinými slovy, ne vždy a všude jsou na světovém trhu konkurenceschopné.
⇡ Potřebujete více pracovat?
Zejména domácí výrobě mikroelektroniky je často vytýkána absence moderních technických postupů. Mezi velké továrny patří Mikron, Angstrem a Angstrem-T, kde jsou k dispozici standardy do 90 nm a někdy se objeví 65 nm. Pro standardy na úrovni mikrometrů nebo silnější jsou k dispozici další menší výrobní závody. Pro skutečně komplexní elektroniku, jako je CPU nebo SoC, může být technický proces samozřejmě kritický, ale u všeho ostatního tomu tak vždy není. Obecně platí, že naprostá většina společností zabývajících se vývojem elektroniky již dávno vstoupila do stádia bajků, kdy svěřila výrobu profesionálům nebo zpočátku neinvestovala do výstavby vlastních továren.
Poslední zpráva TSMC za druhé čtvrtletí je dobrým příkladem. Současné normy 10 nm tvoří pouze 13 % výdělků, 16/20 nm a 28 nm přinášejí 25 % a 23 %. Přitom jsou stále zachovány čáry 250 nm a silnější. Vezměte prosím na vědomí, že zpráva je o penězích, nikoli o počtu krystalů nebo oplatků. Starší technické procesy jsou levnější než moderní, takže ve skutečnosti jsou objemy dodávek čipů se super drobnými tranzistory podstatně menší než u relativně velkých. Nemá smysl honit se jen tak za „jemností“. S těmito znalostmi se můžete začít seznamovat s domácími produkty. Částečně se podíváme na CPU a SoC založené na zahraničních architekturách a částečně se zaměříme na náš vlastní vývoj. Recenze zahrnuje pouze ta nejzajímavější a nejpozoruhodnější řešení, stejně jako několik originálních architektur a DSP. Všechny informace jsou získávány z otevřených zdrojů a některé technické nuance jsou vynechány nebo záměrně zjednodušeny pro snazší pochopení.