Эльбрус-8С и Эльбрус-8СВ — 8-ядерные процессоры с архитектурой «Эльбрус» для персональных компьютеров и серверов. Разработаны российской компанией МЦСТ[1].
Первые опытные образцы Эльбрус-8С (1891ВМ10Я) были выпущены в 2014 году, а в 2016 году началось серийное производство процессора [2][3].
В 2018 году была завершена разработка его сильно модернизированной версии — Эльбрус-8СВ (1891ВМ12Я)[4], а на 2020 год было запланировано начало серийного производства[5]. Заявленная производительность процессоров при операциях с данными двойной и одинарной точности (FP32) равна 250 и 576 гигафлоп/с соответственно.
Производился на фабрике TSMC в Синьчжу, Тайвань. В связи с санкциями некоторых стран за вторжение на Украину, TSMC приостановила поставки процессоров в Россию и ее поставщикам[6].
Описание
Целью разработчиков процессора было достигнуть пиковой производительности в 250 Gflops[7].
Кристалл микропроцессора спроектирован по технологии 28 нм, имеет 8 процессорных ядер с улучшенной 64-разрядной архитектурой «Эльбрус» 3-го поколения, кэш-память 2-го уровня общим объёмом 4 мегабайта и 3-го уровня объёмом 16 мегабайт.
- Основная особенность линейки отечественных процессоров «Эльбрус» — заложенный в архитектуру принцип явного параллелизма операций, он даёт возможность выполнять на каждом ядре за один машинный такт до 25 операций неупакованных 32- и 64-разрядных данных и до 41 операции в векторном режиме (упакованные 32-разрядные данные)[8], 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.
Процессор стал частью политики российского правительства по импортозамещению.[7][9]. Базовой операционной системой для платформы Эльбрус является ОС Эльбрус, построенная на базе ядра Linux. Система программирования платформы поддерживает языки C, C++, Java, Фортран-77, Фортран-90[10]. Также на платформе могут работать ОС ALT Linux[11], ОСРВ QNX Нейтрино[12], ЛИНТЕР [13].
Как заявляется в компании: «Помимо создания традиционных вычислительных комплексов, прорабатываются и более масштабные проекты. В частности, производительность серверов на базе „Эльбрус-8С“ позволит в ближайшей перспективе приступить к практическому построению на их основе суперкомпьютера».
История
Архитектура, схемотехника и топология микропроцессора «Эльбрус-8С» разработаны специалистами Института электронных управляющих машин (ИНЭУМ) при участии компании МЦСТ (входит в ИНЭУМ). Сам ИНЭУМ является структурой концерна «Системы управления», который, в свою очередь, входит в «Объединённую приборостроительную корпорацию» (ОПК).
В июне 2014 года опытная партия микропроцессоров была запущена в производство[14][15][16], их изготовление ожидалось к октябрю[17], а в ноябре того же года первая партия инженерных образцов процессора и южного моста подготовлена к тестированию[18].
С середины 2014 идёт разработка новой модификации Эльбрус-8С под названием Эльбрус-8С2, в которой будет реализована поддержка ОЗУ стандарта DDR4 SDRAM и оптимизирована работа кэш-памяти процессора[19].
В январе 2016 года «ОПК» приступила к разработке первых устройств (настольные рабочие станции, ноутбуки и серверы) на базе процессора «Эльбрус-8С»[20].
Начало серийного производства планируется в первом полугодии 2016 года[21](стр. 15).
В октябре 2018 года концерн «Автоматика» госкорпорации «Ростех» начал серийное производство высокопроизводительных серверов «Эльбрус-804» в основе которого лежит четыре восьмиядерных процессора «Эльбрус-8С»[22].
20 декабря 2018 года был подписан акт приёмки выполненных работ по процессору «Эльбрус-8СВ» (1891ВМ12Я). Разработка длилась 5 лет, цена по госконтракту 621 млн. рублей[23].
Применение
Среди возможных применений серверов и рабочих станций, производимых на базе Эльбрус-8С, называются: государственные учреждения и бизнес-структуры, требующие повышенных свойств информационной безопасности, высокопроизводительные вычисления, обработка сигналов, телекоммуникационные применения.[10].
С декабря 2022 года Фирма «1С» известила пользователей и партнеров о начале поддержки процессоров Эльбрус-8С с версии 8.3.22 платформы «1С:Предприятие» при наличии КОРП лицензий платформы.[24]
Эльбрус-8C
Модули памяти DDR3 для Эльбрус-8С комплектные и дополнительные: 4GB: TSMTD3LR08-4G, GTMTD3LR08-4G, TSMTD3LR03-4GL, GTMTD3LR03-4GL; 8GB: TSMTD3LR08-8G, GTMTD3LR08-8G, TSMTD3LR03-8GL, GTMTD3LR03-8GL; 16GB: TSMTD3LR05-16G, GTMTD3LR05-16G.
Технические характеристики
Основные характеристики микропроцессора «Эльбрус-8C»[7][25]
| Тактовая частота
|
1300 МГц
|
| Число ядер
|
8
|
| Число одновременных операций за такт в каждом ядре, максимально
|
25 (41 в векторном режиме)
|
| Пиковая производительность микросхемы, GFLOPS (64 разряда, двойная точность)
|
125
|
| Пиковая производительность микросхемы, GFLOPS (32 разряда, одинарная точность)
|
250
|
| Кэш-память 2-го уровня
|
8 × 512 КБ
|
| Кэш-память 3-го уровня
|
16 МБ
|
| Организация оперативной памяти
|
DDR3-1600 ECC
|
| Количество контроллеров памяти
|
4
|
| Возможность объединения в многопроцессорную систему с когерентной общей памятью
|
До 4 процессоров
|
| Каналы межпроцессорного обмена
|
3, каналы дуплексные
|
| Пропускная способность каждого канала межпроцессорного обмена
|
8 ГБ/с
|
| Площадь кристалла
|
321 мм2[26](с. 2)
|
| Число транзисторов
|
2,73 миллиарда[26](с. 2)
|
| Энергопотребление
|
75—90 Вт[27](стр. 9) ~100 Вт[28](с. 4)
|
| Стоимость разработки
|
примерно 1,5 млрд. руб/25 млн. $
|
Эльбрус-8СВ
Эльбрус-8СВ — 8-ядерный микропроцессор серии «Эльбрус» 5-го поколения (микросхема центрального процессора 1891ВМ12Я). Разработан российской компанией МЦСТ. Производительность — 288 Гфлоп/с двойной точности[29], 576 Гфлоп/с одинарной точности. Заявленный техпроцесс — 28 нм[30]. Позволяет строить многопроцессорные серверы и рабочие станции, а также бортовые вычислители, требовательные к скорости обработки и передачи информации.
Опытно-конструкторские работы по проекту «Процессор 9 с архитектурой “Эльбрус”» с готовностью к серийному производству завершены в декабре 2018 года[31][32]. Торговые названия – «микросхема 1891ВМ12Я» или «процессор “Эльбрус-8СВ”», также упоминается под названием Elbrus-8CV[33](с. 15—16).
Процессор получил двукратный рост числа операций за такт над числами с плавающей запятой, по сравнению с Эльбрус-8С, и оптимизированный кэш первого уровня[34][нет в источнике]. Разрядность блоков обработки чисел с плавающей запятой (FPU) увеличена с 64 до 128 бит. С учётом наличия в одном ядре 6 арифметико-логических каналов (АЛК), каждый из которых имеет в своём составе АЛУ и FPU, и способности FPU выполнять операции совмещённого умножения-сложения, каждое ядро микропроцессора исполняет до 24 операций с плавающей запятой за такт (двойная точность). Пиковая производительность – 50 операций в такт в каждом ядре (8 целочисленных, 24 вещественных).
Модули памяти DDR4 для Эльбрус-8СВ комплектные и дополнительные: 8GB: TS426RLD8GL-MTS, GTM426RLD8GL; 16GB: TS424RLD16GL-MTS, GTM424RLD16GL, TS426RLD16GL-MTS, GTM426RLD16GL.
Технические характеристики
Основные характеристики микропроцессора «Эльбрус-8CВ»[35]
| Тактовая частота
|
1500 МГц
|
| Число ядер
|
8
|
| Число одновременных операций за такт в каждом ядре, максимально
|
50
|
| Пиковая производительность микросхемы, GFLOPS (64 разряда, двойная точность)
|
288
|
| Пиковая производительность микросхемы, GFLOPS (32 разряда, одинарная точность)
|
576
|
| Кэш-память 2-го уровня
|
8 × 512 КБ
|
| Кэш-память 3-го уровня
|
16 МБ
|
| Организация оперативной памяти
|
DDR4-2400 ECC
|
| Количество контроллеров памяти
|
4
|
| Возможность объединения в многопроцессорную систему с когерентной общей памятью
|
До 4 процессоров
|
| Площадь кристалла
|
350 мм2
|
| Число транзисторов
|
3,5 миллиарда
|
| Энергопотребление
|
90 Вт
|
Критика
На протяжении четырёх месяцев 2021 года Сбербанк проводил тестирование двух типов серверов (двух- и четырёхпроцессорных), использовавших восьмиядерные микропроцессоры типа «Эльбрус-8С». В декабре 2021 года были оглашены результаты испытаний, оказавшиеся неудачными для «Эльбруса»: в результате функционального тестирования по методике Sberinfra на соответствие корпоративным эксплуатационным требованиям серверы с «Эльбрусом» показали соответствие всего 7 параметрам из 44 (16 %). Серверы на российских микропроцессорах значительно проиграли серверу с 20-ядерным чипом Intel Xeon Gold 6230, традиционно использующемуся Сбербанком. Впрочем, представители лаборатории новых технологических решений Сбербанка высказывали мнение, что переупаковка сервера без затрагивания процессора и ОС может помочь разрешить большую часть возникших проблем[36]. В том же месяце стало известно, что отбракованные процессоры Эльбрус-8СВ начали продаваться в России в виде сувениров на магнитной основе[37].
9 декабря 2021 года представители крупнейших российских потребителей серверного оборудования на совещании Минцифры раскритиковали вычислительную технику, работающую на отечественных процессорах, выразив недовольство низкой производительностью, высоким энергопотреблением и неконкурентной по сравнению с иностранными аналогами ценой оборудования[38]. Работу серверов на российских микропроцессорах раскритиковало также руководство МВД России: согласно письму заместителя главы МВД Виталия Шулики от 27 декабря 2021 года, серверы, работавшие на российских процессорах типа «Эльбрус-8С», не поддерживали загрузку операционной системы с носителей информации, объединённых в аппаратные рейды, что не позволяло обеспечить достаточный уровень отказоустойчивости программно-аппаратных комплексов[39]. Более того, 28 декабря 2021 года Минпромторг подал в суд на ИНЭУМ, выпускавший серверы под маркой «Эльбрус», потребовав вернуть всю субсидию, выданную Минпромторгом на разработку масштабируемой серверной системы на базе микропроцессоров Эльбрус-8С: компания, получив субсидию в размере 325,5 млн рублей, не уложилась в сроки проекта к концу мая 2020 года[40].
См. также
Примечания
Ссылки
