Файл: Реферат по теме Микропроцессоры семейства Эльбрус.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Реферат

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.11.2023

Просмотров: 191

Скачиваний: 11

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В 2015 году по технологии 40 нм разработан микропроцессор «Эльбрус-1С+», который имеет тактовую частоту до 1 ГГц. Содержит 1 ядро МЦСТ «Эльбрус» общего назначения, 1 ядро МЦСТ «MGA2» с ускорителем 2D-графики и 1 ядро с ускорителем 3D-графики. Процессор имеет кэш первого уровня 64 Кбайт данные + 128 Кбайт команды, кэш второго уровня – 2 Мб.

На базе процессора «Эльбрус-1С+» разработаны рабочие станции «Эльбрус 101-РС» и «Эльбрус 101-miniРС», выполняющие функции автономно или в составе комплекса либо как терминал («тонкий клиент»), подключённый к серверу удалённых рабочих столов. Созданы на базе материнской платы MBE1C-PC. Предназначены для оборудования автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов, тонких клиентов и информационных терминалов, применения в промышленной автоматизации и в системах с повышенными требованиями к информационной безопасности.

Разработка микропроцессора «Эльбрус-8С» была начата в конце 2011 года. За основу был взят дизайн микропроцессора предыдущего поколения «Эльбрус-4С» с переработанными структурными элементами, включая процессорные ядра, подсистемы памяти и ввода-вывода, иерархии кэш-памяти. Первые инженерные образцы микропроцессора были получены в ноябре 2014-го года, а серийный выпуск начался только в 2016-м году. Процессор спроектирован и изготовлен по технологическим нормам 28 нм.

Для повышения производительности ядра микропроцессора «Эльбрус-8C» было решено увеличить тактовую частоту и число одновременно исполняемых арифметических операций с плавающей точкой. В целом микропроцессор имеет 8 ядер, кэш первого уровня остался на уровне микропроцессора «Эльбрус-4C», т.е. 64 Кбайт данные + 128 Кбайт команды в каждом ядре, а кэш второго уровня был сокращен до 512 Кбайт в каждом ядре, 4 Мбайт суммарно, кэш третьего уровня имеет 16 Мбайт в процессоре.

Микропроцессор «Эльбрус-8C» применяется в:

  1. Рабочие станции «Эльбрус 801-miniPC» и «Эльбрус 801-PC», которые являются высокопроизводительными персональными компьютерами формата desktop — рабочими станциями, для использования в стационарных системах управления и обработки информации и обеспечивающей непрерывную круглосуточную работу. 

  2. Рабочая станция «Эльбрус 801» является высокопроизводительным персональным компьютером в корпусе высотой 3U для установки в стандартной 19″ стойке. Предназначена для создания автоматизированного рабочего места оператора. Может функционировать как автономно, так и в составе вычислительного комплекса (кластера) «Эльбрус-8.32».

  3. Сервер «Эльбрус 801 1U» позволяет создавать экономичные вычислительные узлы, действующие автономно или в составе распределённых систем обработки данных. Корпус высотой 1U обеспечивает плотное размещение узлов в стандартной 19″ стойке.

  4. Серверы «Эльбрус 802 1U-LT» и Сервер «Эльбрус 802 1U» позволяет создавать вычислительные узлы с высокой производительностью ввода-вывода и обработки информации, в том числе осуществляющие анализ сетевого трафика в режиме реального времени. В состав серверов входят по 2 процессора.

  5. Сервер «Эльбрус 802 2U» на базе 2 процессоров Эльбрус-8С и 2 контроллеров КПИ-2, благодаря наличию 8 дисковых отсеков и 6 слотов расширения PCI Express, позволяет создавать вычислительные узлы с высокой производительностью ввода-вывода и обработки информации, с большим объёмом хранимых данных в корпусе высотой 2U для установки в стандартной 19″ стойке.

  6. Сервер «Эльбрус 804» на базе 4 процессоров Эльбрус-8С позволяет создавать решения с производительностью до 1000 GFLOPS и поддержкой до 256 Гбайт оперативной памяти в компактном корпусе высотой 1U для установки в стандартной 19″ стойке.

  7. Сервер «Эльбрус 808» на базе 4 процессоров Эльбрус-8С является высокопроизводительным вычислительным узлом обработки информации в корпусе высотой 3U для установки в стандартной 19″ стойке. Может функционировать как автономно, так и в составе вычислительного комплекса (кластера) «Эльбрус-8.32».

  8. Сервер «Эльбрус 823/18-01» на базе 2 процессоров Эльбрус-8С и 2 контроллеров КПИ-2, благодаря наличию 16 дисковых отсеков 3,5″ спереди и 2 отсеков 2,5″ сзади, а также 6 слотов расширения PCI Express, позволяет создавать вычислительные узлы с высокой производительностью ввода-вывода и обработки информации, с большим объёмом хранимых данных в корпусе высотой 3U для установки в стандартной 19″ стойке. Применяется как сервер резервного копирования или хранения архивов видеонаблюдения; файловый сервер (NAS) с доступом по протоколам NFS, SMB/CIFS, FTP, HTTP; блочное хранилище (SAN) с доступом по протоколам iSCSI, AoE, FC (опция); узел масштабируемой распределённой системы хранения данных (Ceph).

  9. Серверы «Эльбрус 842/18-01» и «Эльбрус 842/6-01» на базе 4 процессоров Эльбрус-8С позволяет создавать высокопроизводительные вычислительные узлы обработки информации в корпусе высотой 2U для установки в стандартной 19″ стойке. Используются как серверы баз данных либо узлы распределённых вычислений. Кроме того «Эльбрус 842/6-01» может использоваться как веб-сервер.

В 2018 году была завершена разработка 64-разрядного восьмиядерного микропроцессора «Эльбрус-8СВ», который был разработан на технологии 28 нм и работает на частоте 1,5 ГГц, имеет пиковую производительность 576 ГФлопс одинарной точности и 288 ГФлопс двойной точности. Существенным отличием от 8С является поддержка DDR4 памяти (а не DDR3) в четырёхканальном режиме. Также в процессор введена векторизация (128-битные вычисления). Кэш на «Эльбрус-8СВ» остался прежним. Потребляемая мощность процессора 70-90 Вт. Серийное производство микропроцессора начато в 2019 году.

Используется микропроцессор «Эльбрус-8СВ» в изделиях производства МЦСТ:

  1. Платформа «1Э8-2U» позволяет создавать вычислительные узлы начального уровня производительности в корпусе высотой 2U для установки в стандартной 19″ стойке.

  2. Платформа «2Э8-2U» позволяет создавать вычислительные узлы среднего уровня производительности в корпусе высотой 2U для установки в стандартной 19″ стойке.

  3. Платформа «4Э8-2U» позволяет создавать вычислительные узлы высокого уровня производительности в корпусе высотой 2U для установки в стандартной 19″ стойке.

  4. Рабочая станция «1Э8СВ» для выполнения задач обмена, обработки, отображения информации в автоматизированном режиме под управлением операционной системы Эльбрус Линукс и использования его в качестве персональной вычислительной техники.

  5. Рабочая станция «Эльбрус 801-PC» для использования в стационарных системах управления и обработки информации и обеспечивающей непрерывную круглосуточную работу. 

  6. Рабочая станция «Эльбрус 801» является высокопроизводительным персональным компьютером в корпусе высотой 3U для установки в стандартной 19″ стойке. Предназначен для создания автоматизированного рабочего места оператора. Может функционировать как автономно, так и в составе вычислительного комплекса (кластера) «Эльбрус-8.32».

  7. Серверы «1Э8-2U» и «2Э8-2U» позволяют создавать вычислительные узлы начального уровня производительности в корпусе высотой 2U для установки в стандартной 19″ стойке. Имеют в составе по 1 и 2-м процессорам соответственно.

  8. Сервер «4Э8-2U» позволяет создавать вычислительные узлы высокого уровня производительности в корпусе высотой 2U для установки в стандартной 19″ стойке.

  9. Сервер «Эльбрус 802 1U-LT» и «Эльбрус 802 2U» являются серверами общего назначения в укороченном корпусе 1U с фронтальным расположением портов, предназначенными для ввода-вывода и обработки больших объёмов данных, в том числе в режиме реального времени.

Микропроцессор «Эльбрус-16С» это 16-ядерный процессор по 16 нм технологии, также обозначаемый как 1891ВМ038. Началась его разработка в 2018 году, а первый инженерный образец микропроцессора появился на рубеже 2020-2021 годов.

Общая производительностью процессора составляет 1,5 ТФлопс одинарной точности и 750 ГФлопс двойной точности. Он поддерживает 8 каналов памяти DDR4-3200 ECC, имеет встроенные контроллеры Ethernet 10 и 2,5 Гбит/с, 32 линии PCI-Express 3.0, 4 канала SATA 3.0. Кэш-память микропроцессора составляет: L1: 64 Кбайт данные + 128 Кбайт команды в каждом ядре, L2: 1 Мбайт в каждом ядре, 16 Мбайт суммарно, L3: 32 Мбайт в процессоре. «Эльбрус-16С» поддерживает оперативную память формата DDR4-3200 (до 1024 Гбайт на процессор).

«Эльбрус-16С» поддерживает объединение в многопроцессорные системы до 4 процессоров с общим объёмом оперативной памяти до 16 Тбайт.

Компанией МЦСТ представлено всего два изделия с процессором «Эльбрус-16С» — это платформа «2Э16-SC» и сервер с одноименным названием, которые позволяют создавать вычислительные узлы среднего уровня производительности в корпусе высотой 2U для установки в стандартной 19″ стойке. Предназначены для использования в гиперконвергентных системах и предоставляет возможность установки ускорителей вычислений, применение высокоскоростных контроллеров ввода-вывода. Типовые варианты применения: веб-сервер или сервер приложений; сервер баз данных среднего уровня; сервер виртуализации.

В настоящее время из-за санкций, наложенных на Российскую федерацию другими государствами, производство процессоров «Эльбрус-16С», ранее ведущееся на предприятии TSMC в Тайване, приостановлено. Рассматривается возможность организовать его производство на предприятиях АО «Микрон» в г. Зеленограде.

Заключение
Изучение различных микропроцессоров «Эльбрус» оставило после себя двойственной впечатление. С одной стороны, по многим характеристикам микропроцессоры разработки ЗАО «МЦСТ» значительно отстают от продукции Intel и AMD. С другой стороны, отечественная электроника уже длительное время не развивается должными темпами, поэтому было бы неразумно ожидать, что в такой ситуации процессоры МЦСТ смогут составить значительную конкуренцию разработкам других стран. Но в данной ситуации важно понимать, что предпринимаются реальные попытки возродить отечественную индустрию электроники. В такой ситуации выпуск новейших разработок микропроцессоров — очень большой шаг вперед. Тем более, что в архитектуре «Эльбрус» реализовано несколько очень интересных технологий, а со своими задачами в оборонной отрасли он справляется уверенно.


У компании МЦСТ большие планы на будущее. Это в том числе выпуск новых линеек процессоров «Эльбрус-16С», «Эльбрус-12С», «Эльбрус-2С3», «Эльбрус-2СМ», «Эльбрус-R200+».
Список, использованной литературы:


  1. Бурцев В.С. Параллелизм вычислительных процессов и развитие архитектуры ЭВМ. – М.: Торус пресс, 2006.

  2. Ким А. К., Волконский В. Ю., Груздов Ф. А. и др. Микропроцессорные вычислительные комплексы с архитектурой «Эльбрус» и их программное обеспечение и др. // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ЭВТ. — 2009. — Вып. 3.

  3. Ким А. К., Перекатов В. И., Ермаков С. Г. Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства «Эльбрус». — СПб.: Питер, 2013.

  4. Продукция ОА «МСЦ». Электронный ресурс. URL: http://www.mcst.ru/product.

  5. Операционные системы «Эльбрус». Электронный ресурс. URL: http://old.mcst.ru/elbrus_os.

Смотрите также файлы