Россия признала неспособность самостоятельно создавать спутники

5) Операционная система "Эльбрус" и отечественный процессор. Моноблок "КМ4-Эльбрус".
Российская компьютерная индустрия способна поставлять решения, которые вполне могут быть конкурентными в отношении продукции ведущих мировых брендов. Так, в сегменте микропроцессоров - одном из самых технологичных и характеризующихся очень высоким порогом входа - отечественная компания МЦСТ готова в качестве альтернативы чипам от Intel и AMD предложить рынку процессоры российские. Компьютер <<Эльбрус>> в любой из модификаций, которые представлены в самом широком спектре, -- пример функциональной системы на базе таких чипов. При этом рассматриваемого типа девайсы могут работать под управлением ОС <<Эльбрус>>, которая также создана МЦСТ. Какова специфика программных и аппаратных решений, разработанных российским брендом? История компьютеров <<Эльбрус>> Прежде чем изучать специфику ОС <<Эльбрус>> и соответствующего типа процессоров, изучим ключевые моменты истории отечественного компьютерного бренда. Впервые ЭВМ, положившие начало технологической линейке <<Эльбрус>>, появились в 70-х годах. Их разработкой занимался Институт точной механики и вычислительной техники. В 80-е и 90-е годы возможности вычислительных комплексов совершенствовались. С советских времен ключевой потребитель систем <<Эльбрус>> - ВПК. Процессоры соответствовали самым строгим критериям, что вполне объяснимо в силу оборонного их использования. Известно, например, что комплексы <<Эльбрус>> задействовались в структуре системы ПРО типа А-135. В 1991 году была завершена работа над комплексом <<Эльбрус-3>>. В связи с экономическими сложностями после <<перестройки>> осуществить необходимую наладку комплекса не удалось. В 1992 году разработчики компьютеров линейки <<Эльбрус>> создали компанию МЦСТ и стали работать над реализацией особой микропроцессорной архитектуры. Им удалось успешно решить поставленную задачу. Созданная архитектура позволила объединить в компьютерах энергоэффективность и производительность. Совместимость с алгоритмами Intel и AMD Также была решена задача по обеспечению совместимости процессоров <<Эльбрус>> с алгоритмами чипов архитектуры x86, на базе которой работают решения от Intel и AMD. Благодаря данной возможности, современные отечественные компьютеры на базе процессоров <<Эльбрус>> могут функционировать под разными операционными системами, включая некоторые версии ОС Windows. Вычислительные модули На базе чипов <<Эльбрус>> создано несколько вычислительных модулей. Рассмотрим их специфику. Под модулем в компании МЦСТ понимается системная плата, которая оснащена необходимыми интерфейсами. В принципе, это готовый компьютер, который только нужно подключить к источнику питания, а также оснастить требуемого типа дисковыми накопителями. Вычислительная система на кристалле <<Эльбрус>> выстроена в следующих модулях: - МВКУБ/С; - модуль <<Монокуб>>; - МВК/U; - КУБ-COM; - модуль МВ3S/С-К. В модуле МВКУБ/С -- два процессора <<Эльбрус>>, в остальных установлен один чип. В системе типа МВ3S/С-К присутствует дополнительный модуль флеш-памяти, предназначенный для двоичной трансляции. Яндекс.Директ Дисконт-центр REEBOK! -50%! Доставка по России! Настоящие REEBOK со скидкой 50%! Обмен-возврат 90 дней! russian-boots.ru Скрыть рекламу: Не интересуюсь этой темой Товар куплен или услуга найдена Нарушает закон или спам Мешает просмотру контента Спасибо, объявление скрыто. Оформите кредит в банке Возрождение Получите кредит со ставкой от 11,4% до 3 000 000 р. Кредит без залога и поручителей! vbank.ru ПАО БАНК <<ВОЗРОЖДЕНИЕ>> Скрыть рекламу: Не интересуюсь этой темой Товар куплен или услуга найдена Нарушает закон или спам Мешает просмотру контента Спасибо, объявление скрыто. Собственно, в каждом из представленных в перечне устройств есть встроенный флеш-диск, на который можно инсталлировать операционную систему -- то есть, строго говоря, компьютер будет функциональным даже без подключения жестких дисков. Вычислительные комплексы Другая категория девайсов, созданных на базе процессоров <<Эльбрус>>, - вычислительные комплексы. К ним относятся готовые компьютеры, которые компания МЦСТ также разработала в широком спектре. Рассмотрим основные решения, созданные российским брендом. Ноутбук В линейке вычислительных комплексов присутствует ноутбук, название которого звучит как <<Носимый терминал НТ-Эльбрус S>>. Он несколько больше по габаритам, чем соответствующего типа компьютеры, распространенные в современных магазинах, однако это обусловлено их высокой степенью защищенности. Характеристики комплекса позволяют запускать на нем базовые офисные приложения. Десктоп Интересная модель - <<Монокуб-PC>>, который можно классифицировать как десктоп. В нем установлено 4 Гб ОЗУ и жесткий диск объемом в 500 Гб -- вполне среднерыночные показатели. Их к тому же всегда можно увеличить. К данному вычислительному комплексу можно подключить любой монитор, поддерживающий интерфейсы VGA или DVI. Моноблок Моноблок "КМ4-Эльбрус" представляет собой универсальный компьютер, он в некоторой степени схож по конфигурации с известными решениями от Apple. Устройство интересно тем, что его экран -- сенсорный, а также обладающий приличным разрешением -- 1600 на 900 пикселей. Моноблок "КМ4-Эльбрус" также можно использовать с другим монитором. Сервер Комплекс <<Эльбрус-3С>> - это мощный сервер. Он оснащен 16 процессорами. В нем установлено 128 ГБ оперативной памяти. В данном комплексе используются диски твердотельного типа, а также контроллер сети оптического типа. Конструкция комплекса <<Эльбрус-3С>> - модульная. Благодаря этому его можно конфигурировать в соответствии со спецификой требований заказчика. Процессор <<Эльбрус-4С>> Предмет особой гордости российской компьютерной индустрии -- новый 4-ядерный микропроцессор <<Эльбрус-4С>>. Рассмотрим его основные особенности. Он относится к категории 64-разрядных. Каждое из его ядер работает на частоте 800 МГц и может взаимодействовать с 3 каналами ОЗУ типа DDR3-1600. Возможно объединение до 4 процессоров в систему с общим комплексом модулей памяти. Произведен процессор в соответствии с технологией 65 нм. Энергопотребление чипа -- порядка 45 ватт. Общая производительность процессора при задействовании всех ядер -- порядка 50 гигафлопс при одинарной точности или же 25 гигафлопс -- при двойной. Чип <<Эльбрус-4С>> совместим с двоичной трансляцией кодов ведущих мировых производителей процессоров -- Intel и AMD. Что касается сопоставления скорости работы российского процессора и решений от Intel и AMD, то многое зависит от конкретного режима работы чипов. Безусловно, по номинальному показателю частоты процессор <<Эльбрус>> уступает микросхемам от ведущих мировых производителей. И потому он, как полагают эксперты, может быть не вполне оптимален для запуска популярных компьютерных игр. Но он работает по иным алгоритмам, предполагающим преимущества в его задействовании при выполнении иного типа операций. Процессор <<Эльбрус 8С>> В числе новейших решений от МЦСТ -- процессор <<Эльбрус 8С>>. Он обладает 8 ядрами. Базируется чип на технологическом процессе 28 нм -- на уровне ведущих мировых разработок. Процессор обладает 4 МБ кэш-памяти второго уровня, 16 МБ -- третьего. Чип совместим с модулями ОЗУ типа DDR3-1600. Производительность новейшего процессора от МЦСТ -- 250 гигафлопсов. Этот показатель превосходит цифры, которые показывает чип Intel Core i7 типа 4930K. Его скорость работы - порядка 130-140 гигафлопсов. Известно, что для новейшего процессора от МЦСТ создается отдельный тип материнской платы. На компьютерах, выпускаемых компанией МЦСТ, установлена операционная система <<Эльбрус>>. Рассмотрим специфику российской ОС более подробно. ОС <<Эльбрус>>: общие сведения Операционная система <<Эльбрус>> базируется на ядре Linux в версии 2.6.33, однако есть сведения, что планируется модернизация соответствующего компонента ОС до версии 3.10. Основной дистрибутив для российской ОС -- Debian, зарекомендовавший себя как надежное серверное решение. Операционная система <<Эльбрус>> включает порядка 4 тыс. различных программных пакетов. Дистрибутив включает широкий спектр инструментов для обеспечения работы серверов, а также решения задач, актуальных для пользователя. Так, в структуре ОС <<Эльбрус>> присутствуют: - графический интерфейс; - браузер; - программы для работы с текстами; - мультимедийные проигрыватели; - почтовые клиенты; - система управления базами данных; - веб-сервер. Можно отметить, что ПО, которое предполагается задействовать на ОС <<Эльбрус>>, проходит сертификацию. Структура <<ОС Эльбрус>> Операционная система <<Эльбрус>> выстроена при одновременном использовании общедоступных мировым разработчикам алгоритмов с открытым кодом, а также средств разработки, созданных специалистами компании МЦСТ. В числе компонентов второго типа -- компилятор, способный работать с несколькими компьютерными языками. ОС <<Эльбрус>>, подобно другим распространенным пользовательским операционным системам, может обеспечивать многозадачный режим функционирования ПК. Специально для данной ОС разработаны концепции управления программными процессами, прерываниями, синхронизацией и т. д. С целью оптимизации ядра Linux под задачи вычислительных комплексов <<Эльбрус>> была изменена стандартная библиотека, отвечающая за потоки вычислений -- libpthread. Вместо нее разработчики ОС создали библиотеку elpthread. В состав операционной системы <<Эльбрус>> входят также следующие полезные модули: - командная строка, которая позволяет пользователю работать с вычислительным комплексом с помощью текстовых команд и взаимодействовать соответствующим способом с различными приложениями; - инструменты для комплексной архивации файлов с целью повышения удобства их передачи или хранения; - комплекс средств разработки: компиляторы, редакторы связей, отладчики, ассемблеры, редакторы, трансляторы, различные библиотеки, инструменты документирования и т. д. В числе ключевых библиотек ОС -- Glibe, которая используется также и на других ОС, созданных на базе Linux. Таковы общие сведения об операционной системе МВК <<Эльбрус>>. Можно отметить, что даннная ОС во многом рассчитана на пользование военными структурами, поэтому в общем доступе, подобно иным дистрибутивам Linux, ее найти трудно. Интересные факты о разработках от МЦСТ Операционная система <<Эльбрус>> и отечественный процессор типа 4С -- в числе флагманов компании МЦСТ. Однако российский разработчик, конечно же, не ограничивается выпуском и поддержкой соответствующих решений. Рассмотрим, какие сегодня программные и аппаратные продукты выпускает бренд. Известно, что ЗАО <<МЦСТ>> разрабатывает две базовые линейки микропроцессоров -- с архитектурой типов VLIW и SPARC. Что касается первой архитектуры, то на ее базе выпускаются процессоры серий МЦСТ-R, а также МЦСТ-4R. Чипы <<Эльбрус>> относятся к тем, что базируются на архитектуре VLIW. Однако компьютеры серии <<Эльбрус>> могут оснащаться процессорами обоих типов. Всего российский разработчик создал три основные ОС. Во-первых, это операционная система типа OSL_3M1, оптимизированная для комплексов <<Эльбрус-3М1>>. Во-вторых, это OSL_90, которая создана для комплекса <<Эльбрус-90 микро>>. В-третьих, это OS_E90, которая базируется на операционной системе Solaris в версии 2.5.1. Первые две ОС часто объединяются под единым названием -- ОС <<Эльбрус>>. Также известно, что разрабатывается специальная версия ОС под новейший процессор типа 8С, о котором мы сказали выше. Интересен тот факт, что название процессоров, готовых решений и ОС, разрабатываемых компанией МЦСТ, практически идентично системе локализации "ЭльбРУС", популярной в 2000 годы среди пользователей компьютеров на базе ОС EPOC. Данная операционная система, согласно некоторым данным, стала прототипом Symbian. Возможности системы локализации <<ЭльбРУС>> импонировали многим энтузиастам соответствующего типа девайсов. Однако данные, которые бы свидетельствовали о преемственности двух брендов, в распоряжение широкой общественности не поступали. Перспективы использования ОС <<Эльбрус>> Ключевой потребитель разработок МЦСТ сегодня -- это, как мы отметили в начале статьи, ВПК. Поэтому программные и аппаратные решения, созданные российским брендом, вероятнее всего, в первоочередном порядке будут закупаться военными структурами. Рассматриваемые разработки компании МЦСТ способны содействовать процессу импортозамещения в ряде IT-сегментов. Это может быть актуально для систем, в которых требуется обеспечить высокий уровень безопасности. - Читайте подробнее на FB.ru : fb.ru/article/182089/operats...oblok-km--elbrus

6) Краткое описание архитектуры Эльбрус
Работы над архитектурой <<Эльбрус>> начались в 1986 г. в коллективе Института точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) им. С.А. Лебедева, в котором до этого были созданы советские высокопроизводительные комплексы <<Эльбрус-1>> и <<Эльбрус-2>>. Разработка вычислительного комплекса <<Эльбрус-3>>, которая велась под руководством Б.А. Бабаяна, была завершена в 1991 г. В этом вычислительном комплексе впервые были воплощены в жизнь идеи явного управления параллелизмом операций с помощью компилятора.

Начавшиеся с 1992 г. экономические изменения в России не позволили разработчикам <<Эльбруса-3>> завершить наладку комплекса. В том же 1992 г. коллектив разработчиков машин семейства <<Эльбрус>> выделился в компанию ЗАО <<МЦСТ>> и начал вести работы над микропроцессорной реализацией архитектуры <<Эльбрус>>.

Архитектура <<Эльбрус>> - оригинальная российская разработка. Ключевые черты архитектуры <<Эльбрус>> - энергоэффективность и высокая производительность, достигаемые при помощи задания явного параллелизма операций.

Ключевые особенности архитектуры Эльбрус

КомпиляторВ традиционных архитектурах типа RISC или CISC (х86, PowerPC, SPARC, MIPS, ARM), на вход процессора поступает поток инструкций, которые рассчитаны на последовательное исполнение. Процессор может детектировать независимые операции и запускать их параллельно (суперскалярность) и даже менять их порядок (внеочередное исполнение). Однако динамический анализ зависимостей и поддержка внеочередного исполнения имеет свои ограничения: лучшие современные процессоры способны анализировать и запускать до 4-х команд за такт. Кроме того, соответствующие блоки внутри процессора потребляют заметное количество энергии.

В архитектуре <<Эльбрус>> основную работу по анализу зависимостей и оптимизации порядка операций берет на себя компилятор. Процессору на вход поступают т.н. <<широкие команды>>, в каждой из которых закодированы инструкции для всех исполнительных устройств процессора, которые должны быть запущены на данном такте. От процессора не требуется анализировать зависимости между операндами или переставлять операции между широкими командами: все это делает компилятор, исходя из анализа исходного кода и планирования ресурсов процессора. В результате аппаратура процессора может быть проще и экономичнее.

Компилятор способен анализировать исходный код гораздо тщательнее, чем аппаратура RISC/CISC процессора, и находить больше независимых операций. Поэтому в архитектуре Эльбрус больше параллельно работающих исполнительных устройств, чем в традиционных архитектурах, и на многих алгоритмах она демонстрирует непревзойденную архитектурную скорость.

Возможности архитектуры Эльбрус:
6 каналов арифметико-логических устройств (АЛУ), работающих параллельно.
Регистровый файл из 256 84-разрядных регистров.
Аппаратная поддержка циклов, в том числе с конвейеризацией. Повышает эффективность использования ресурсов процессора.
Программируемое асинхронное устройство предварительной подкачки данных с отдельными каналами считывания. Позволяет скрыть задержки от доступа к памяти и полнее использовать АЛУ.
Поддержка спекулятивных вычислений и однобитовых предикатов. Позволяет уменьшить число переходов и параллельно исполнять несколько ветвей программы.
Широкая команда, способная при максимальном заполнении задать в одном такте до 23 операций (более 33 операций при упаковке операндов в векторные команды).


Схема ядра процессора Эльбрус


Производительность на реальных задачах:
Ниже приведена производительность процессора Эльбрус-2С+ на задачах из пакета SPEC2000 по сравнению с процессорами Intel Pentium-M ULV (1ГГц, кэш-память 1М, 2хDDR-266) и Intel Atom D510 (1,66 ГГц, кэш-память 1М, DDR2-800).

Производительность на задачах с плавающей запятой

Производительность SPEC 2000 на целочисленных задачах

Данные для Intel Pentium-M ULV получены с сайта spec.org , компилятор ICC 9.1. Для замера производительности процессора Intel Atom D510 использовалась собственная сборка тестов SPEC силами сотрудников МЦСТ.

Важно отметить, что правила комитета SPEC запрещают осуществлять модификацию исходных кодов тестов. Практика показала, что архитектура Эльбрус обладает значительным резервом производительности, который можно задействовать путём модификаций исходного кода в критических участках.

Эмуляция архитектуры х86
Еще на этапе проектирования МП Эльбрус у разработчиков было понимание важности поддержки программного обеспечения, написанного для архитектуры Intel х86. Для этого была реализована система динамической (т.е. в процессе исполнения программы, или <<на лету>>) трансляции двоичных кодов х86 в коды процессора Эльбрус. Фактически, система двоичной трансляции создает виртуальную машину, в которой работает гостевая ОС для архитектуры х86. Благодаря нескольким уровням оптимизации удается достичь высокой скорости работы оттранслированного кода (см. диаграммы выше). Качество эмуляции архитектуры х86 подтверждается успешным запуском на платформе Эльбрус более 20 операционных систем (в том числе несколько версий Windows) и сотен приложений.

Защищенный режим исполнения программ
Одна из самых интересных идей, унаследованных от архитектур Эльбрус-1 и Эльбрус-2 - это так называемое защищенное исполнение программ. Его суть заключается в том, чтобы гарантировать работу программы только с инициализированными данными, проверять все обращения в память на принадлежность к допустимому диапазону адресов, обеспечивать межмодульную защиту (например, защищать вызывающую программу от ошибки в библиотеке). Все эти проверки осуществляются аппаратно. Для защищенного режима имеется полноценный компилятор С/С++ и библиотека run-time поддержки.

Даже в обычном, <<незащищенном>> режиме работы МП Эльбрус имеются особенности, повышающие надежность системы. Так, стек связующей информации (цепочка адресов возврата при процедурных вызовах) отделен от стека пользовательских данных и недоступен для таких вирусных атак, как подмена адреса возврата. Стоит отдельно отметить, что в настоящее время вирусов для платформы <<Эльбрус>> просто не существует.
www.elbrus.ru/elbrus_arch[/spoiler:phpbb ]