Эльбрус (семейство компьютеров)
«Эльбру́с» — серия советских и российских суперкомпьютеров, разработанных в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) в 1970—1980-х годах под руководством Всеволода Сергеевича Бурцева. Производство велось на Загорском электромеханическом заводе (ЗЭМЗ) «Звезда». Архитектура «Эльбрус-3», разработка которого началась в конце 1980-х, принципиально отличалась от предыдущих моделей. Опытный образец «Эльбрус-3» прошёл испытания, но в серийное производство запущен не был.
В связи с санкциями за вторжение на Украину, производство и отгрузка российских микропроцессоров «Байкал» и «Эльбрус» полностью прекращены[1].
Модели серии
«Эльбрус-1»
Многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК) «Эльбрус-1» — разработан в 1973—1979 годах, сдан государственной комиссии в 1980 году. Построен на базе ТТЛ-микросхем. Производительность — до 12 млн оп/с в комплектации Э1-10 с десятью ЦП[2]. Главный конструктор серии — Всеволод Сергеевич Бурцев.
«Эльбрус-2»
МВК «Эльбрус-2» — разработан в 1977—1984 годах, сдан в 1985 году. Производительность на 10 процессорах (из них 2 считались резервными) — 125 млн оп/с[3]. Построен на базе ЭСЛ интегральных схем ИС-100 (аналог серии Motorola 10000), из-за высокой потребляемой мощности требовал мощной системы охлаждения. По словам Бориса Бабаяна, всего было выпущено до 200 машин «Эльбрус-2» с разным числом процессоров[4].
Используется в управлении РЛС «Дон-2H»[5][6].
По справке «Красной звезды» от 1 марта 2001 года, Эльбрус-2 используется в «системе ПРО второго поколения, ЦУПе, Арзамасе-16 и Челябинске-70»[7].
Используется в системе ПРО Москвы А-135[8].
- Процессор
- Размещён в трёх шкафах
- Система команд — безадресная, стековая, используется обратная польская запись
- Тактовая частота — 20 МГц
- Производительность по смеси Гибсон-3 — 12,5 млн оп/сек
- ОЗУ
- логическая организация — тегированная, страничная (размер страницы — 512 слов)
- физически — до 16 млн слов (24-битная физическая адресация) размером 80 бит (из них 8 контрольных), эквивалентный объём — 144 МБайт
- построена на микросхемах DRAM ЗУ565РУЗВ (16 K * 1)
- используется трёхуровневый интерливинг[9]
- Внешняя память[10]
- На магнитных барабанах — от 8,5 до 136 МБайт
- На сменных магнитных дисках — от 34 до 700 МБайт
- На магнитной ленте — от 70 до 560 МБайт
«Эльбрус-1К2» и «Эльбрус-Б»
«Эльбрус-1К2» (также известен как СВС[11][12] с жаргонной расшифровкой «Система, Воспроизводящая Систему»[11]) был разработан на основе компонентов и технологий «Эльбруса-2» для замены «БЭСМ-6». Сохранял полную программную совместимость с предшественником. Было произведено порядка 60 машин.[13]
«Эльбрус-Б» (или «Эльбрус-1К-Б») — это 64-разрядный процессор с плавающей запятой и с расширением системы команд, которая включает работу с байтами. Элементная база, аналогичная «Эльбрус 1-К2» и «Эльбрус-2», но самостоятельная система ввода-вывода (без процессора ПВВ) и многомашинный вариант комплектации. Главный конструктор — М. В. Тяпкин.
| Характеристика | БЭСМ-6 (1968) | Эльбрус-1К2 | Эльбрус-Б |
|---|---|---|---|
| Производительность (млн. оп/с) | 1 | 2,5 — 3 | 4 — 5 |
| Частота, МГц | 10 | 20 | 20 |
| Разрядность, бит | 48 | 48 | 48 или 64 |
| Разрядность адресации ОЗУ, бит | 15 | 15 | 15 или 27 |
| Объём ОЗУ, МБ | 0,032-0,128 | 0,77 | 64 |
| Объём дискового ЗУ, МБ (в стандартной комплектации) | 116 | 58 | 800 |
| Занимаемая площадь, м² (со всей периферией) | 150-200 | 250 | 70 |
| Потребляемая мощность, кВт | 30 | 105 | 25 |
| Всего выпущено | 355 | 60 | 60 |
«Эльбрус-3»
МВК «Эльбрус-3» — разрабатывался в 1986—1994 годах группой сотрудников Института точной механики и вычислительной техники под руководством Б. А. Бабаяна на основании совершенно новых архитектурных идей. МВК Эльбрус-3 должен был содержать 16 суперскалярных процессоров с VLIW-системой команд. Не был запущен в серию.
Архитектура «Эльбрус-3» получила дальнейшее развитие в архитектуре микропроцессоров «Эльбрус 2000» и «Эльбрус-3М1».[14]
«Эльбрус-3-1»
Конструктор А. А. Соколов. В 1993 году был успешно завершён первый этап Государственных испытаний «Эльбрус-3-1» — МКП (модульный конвейерный процессор) (Премия имени С. А. Лебедева РАН). В МКП основная идея заключалась в возможности подключения процессоров с различной специализацией (радиолокационная обработка, структурная обработка, быстрые преобразования Фурье и т. д.). У МКП было несколько счётчиков команд, поэтому он мог работать с несколькими потоками команд. Одновременно на едином поле памяти в процессоре выполнялось до четырёх потоков команд.
Архитектура Эльбрус-1,2
Основным отличием системы Эльбрус является ориентация на языки высокого уровня 1980-х годов. Языки класса Ассемблера в системе отсутствуют. Базовый язык — Автокод «Эльбрус» Эль-76 (автор В. М. Пентковский), на котором написано общесистемное программное обеспечение (ОСПО), является языком класса Алгол. Он напоминает язык Алгол-68. Основное различие состоит в динамическом связывании типов, которое поддерживается на аппаратном уровне. При компиляции программа на Эль-76 переводилась в безоперандные команды стековой архитектуры.
Главное отличие архитектуры «Эльбрус» от большинства существующих систем — это использование тегов. В системе Эльбрус каждое слово памяти имеет, кроме информационной части, содержащей элемент данных, ещё и управляющую часть — тег элемента, на основании которого аппаратура процессора динамически выполняет выбор нужного варианта операции и контроль типов операндов.
Очень похожие принципы: Алгол как управляющий язык и система тегов применялись в компьютере B5000 фирмы Burroughs Corporation. Среди пользователей Эльбруса ходила шутка: называть систему «Эль-Берроуз».
Элементарные типы данных
- целые числа двух форматов — слово (64 разряда) и полуслово (32 разряда)
- вещественные числа трех форматов — слово, полуслово и удвоенное слово (128 разрядов)
- наборы — обобщение языковых типов данных bool (логический), char (символьный), alfa (короткая строка, размещаемая в слове), bytes (последовательность байтов слова)
Управление памятью
В аппаратуре и ОС реализован гибкий механизм управления виртуальной памятью (называющейся в документации «математической»). Программисту предоставляется возможность описывать массивы размерами до 220 элементов. Разрешённые форматы элементов массива: бит, цифра (4 бита), байт, полуслово (32 бита), слово (64 бита), слово удвоенной точности (128 бит). Каждой задаче предоставляется 232 слов.
Программное обеспечение
- Операционная система, система файлов, система программирования Эль-76, многоязыковые компоненты ОСПО — ИТМиВТ
- Фортран, Кобол, ПЛ/1, Алгол — Новосибирский филиал ИТМиВТ (ныне[15] ОАО «Новосибирский институт программных систем»)
- Паскаль, КЛУ, АБВ, РЕФАЛ, Снобол-4, Диашаг, Форт — Ленинградский университет, 1986 г. (Работает под управлением ОСПО. Имеются средства связи с процедурами на Эль-76).
- Интеллектуальная система программирования МИС, Лисп — Институт кибернетики АН СССР
- Симула-67 — Ростовский университет
Разработки МЦСТ
Эльбрус-90микро
Эльбрус-90микро — вычислительный комплекс, основанный на микропроцессорах серии МЦСТ-R с архитектурой SPARC.
Эльбрус-3М
Вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1» создан на основе VLIW-процессора с архитектурой Эльбрус 2k фирмы МЦСТ[16]. В режиме двоичной компиляции эмулирует систему команд x86; поставляется с операционной системой МСВС-Э (на основе Linux 2.6.14), системой программирования с оптимизирующим компилятором, системой двоичной компиляции, системой тестовых и диагностических программ, средствами для обеспечения программной совместимости с многопроцессорными вычислительными комплексами (МВК) «Эльбрус-2» и «Эльбрус-1». Прошёл государственные испытания[17].
В тесте SPEC «Эльбрус» с тактовой частотой 300 MHz в режиме совместимости с платформой x86 обогнал Pentium III 500 MHz.
Предполагалось, что в 2008 году будут построены 100 серверов «Эльбрус-3М» для оборонной отрасли. Теоретическая производительность двухпроцессорной системы, работающей на частоте 300 МГц, составляет 4,8 Гфлопс (64-bit double) — для сравнения, двухъядерный процессор Intel Core 2 Duo 2,4 ГГц = 19,2 Гфлопс (64-bit double), двухъядерный Itanium 2 1,66 ГГц — 13,2 Гфлопс (64-bit double), четырёхъядерный Sandy Bridge 3,8 ГГц = 121,6 Гфлопс (64-bit double). Процессоры Эльбрус имеют площадь 189 мм², произведены по технологии 130-нм и содержат 75,8 млн транзисторов. Оригинальная архитектура E2K позволяет выполнять до 23 операций за такт и обеспечивает низкое энергопотребление: 0,4 Вт/Гфлопс[18][19].
КМ-4
В декабре 2012 г. ЗАО «МЦСТ» получило пилотную партию моноблочных компьютеров «КМ-4», оснащённых материнской платой «Монокуб»[20], построенной на базе процессора Эльбрус-2С+ и южного моста КПИ.
См. также
Примечания
- CNews: Производство и отгрузка российских «Байкалов» и «Эльбрусов» полностью прекращены
- Заморин, Мячев, Селиванов. «Вычислительные машины, системы и комплексы. Справочник.» — М. Энергоатомиздат, 1985 г. глава 3.4 «Состав и технические характеристики МВК Эльбрус-1» стр 144—145
- СуперЭВМ в России. История и перспективы. Рассказывает академик РАН В. С. Бурцев // Электроника: НТБ. — 2000. — № 4. — С. 5—9.
- 100% российский компьютер возродился, CNews.ru. Дата обращения 3 апреля 2017.
- Станислав Туркин (газета Взгляд), Минобороны показало будни системы ПРО Москвы // Army-news.ru, 2012-11-05 «Управление РЛС осуществляется с помощью советского суперкомпьютера „Эльбрус-2“ образца середины 1980-х.»; оригинал материала
- РЛС ПРО Архивная копия от 23 января 2012 на Wayback Machine // ОАО РТИ им. А. Л. Минца "Функционирование РЛС обеспечивается входящим в её состав … многопроцессорным вычислительным комплексом, состоящим из 4 процессоров МВК «Эльбрус-2», "
- Андрей ГАРАВСКИЙ, Покорение «Эльбруса» // Красная Звезда, «Оружие России», 1 марта 2001
- Василий Губарев. Информатика. Прошлое, настоящее, будущее. — Litres, 2017-01-12. — С. 200. — 433 с. — ISBN 9785457385504.
- Масич Г.Ф. МВК “Эльбрус-2” (.htm) (недоступная ссылка). ИМСС УрО РАН. Дата обращения: 23 августа 2010. Архивировано 16 мая 2010 года.
- В.С. Бурцев. Параллелизм вычислительных процессов и развитие архитектуры суперЭВМ МВК "Эльбрус". Нефть и газ (1998).
- Страница ностальгии по БЭСМ-6
- Архитектура ЭВМ СВС
- Иван Карташев. "Эльбрус". История легенды (.htm) (недоступная ссылка). Компьютерра-Online (1 июля 2004). Дата обращения: 23 августа 2010. Архивировано 5 февраля 2010 года.
- Elbrus E2K Speculations — X-bit labs (недоступная ссылка). Дата обращения: 9 августа 2009. Архивировано 4 марта 2016 года.
- НФ ИТМиВТ АН СССР
- Выпуск вычислительного комплекса «Эльбрус-3М1»
- Новости ЗАО «МСЦТ» от 29 октября 2007 года (.doc) (недоступная ссылка). mcst.ru. Дата обращения: 28 июня 2009. Архивировано 11 мая 2011 года.
- Владислав Мещеряков. 100% российский компьютер возродился (недоступная ссылка). CNews (30.06.08, 11:06). Дата обращения: 28 июня 2009. Архивировано 22 мая 2009 года.
- Владислав Мещеряков. 100% российский компьютер представлен публике (недоступная ссылка). CNews (07.07.08, 19:46). Дата обращения: 28 июня 2009. Архивировано 16 сентября 2009 года.
- Произведена пилотная партия моноблочных ПК на базе микропроцессора «Эльбрус-2С+» (недоступная ссылка). Официальный сайт ЗАО «МЦСТ». Дата обращения: 4 января 2013. Архивировано 3 июля 2014 года.
- Базы данных СУБД. Дата обращения: 25 января 2019.
Литература и публикации
- Пентковский В. М. Автокод Эльбрус. Эль-76. Принципы построения языка и руководство к использованию / под редакцией Ершова А. П.. — М.: Наука, 1982. — 352 с. Архивная копия от 14 марта 2017 на Wayback Machine
- Пентковский В. М. Язык программирования Эль-76. Принципы построения языка и руководство к пользованию. — 2-е изд, испр. и доп. — М.: Наука, 1989. — 364 с. Архивная копия от 14 марта 2017 на Wayback Machine
- Сафонов В. О. Автокод Эльбрус: Учебное пособие. — Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1982.
- Сафонов В. О. Языки и методы программирования в системе Эльбрус / под редакцией Лаврова С. С.. — М.: Наука, 1989. — ISBN 5-02-013983-1. Архивная копия от 14 марта 2017 на Wayback Machine
- Ким А. К., Перекатов В. И., Ермаков С. Г. Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства «Эльбрус». — СПб.: Питер, 2013. — ISBN 978-5-459-01697-0.
Ссылки
- Королев, Л. Н. Многопроцессорные вычислительные комплексы Эльбрус // Структуры ЭВМ и их математическое обеспечение : Гл. ред. физ.−мат. лит−ры : уч. пос. для вузов по спец−ти «Прикладная математика». — 2−е, перераб. и доп. — М. : Наука, 1978. — С. 166−169. — 352 с.
- А. П. Ершов и др. Заключение рабочей группы № 2 по архитектуре и программному обеспечению ЕР МВК «Эльбрус». Электронный архив академика А. П. Ершова. Институт систем информатики им. А. П. Ершова СО РАН (20.04.1984(?)). — (+ то же в виде текста). Дата обращения: 6 августа 2009.
- Бабаян, Б. Многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус» : [рус.] // Квант : журн.. — 1981. — № 8. — С. 54−57.
- Дубова, Наталья. От «Эльбруса-3» — к «Эльбрусу-2000» : [рус.] // Computerworld Россия : журн.. — 2000. — № 27−28 (20 июля).
- Иванов, A. Школа академика С. А. Лебедева в развитии отечественной вычислительной техники : [рус.] // Электроника : НТБ. — 2002. — № 6. — С. 48−54.
- В. Д. Анисимов, Г. С. Батырь, А. В. Меньшиков, В. Д. Шилин. Система контроля космического пространства Российской Федерации (недоступная ссылка). Публикации. Сайт инициативных астрономических проектов ПулКОН и LFVN (4 октября 2006). — О реальных применениях компьютеров Эльбрус-1, 2. Дата обращения: 6 августа 2009. Архивировано 17 сентября 2009 года.
- Семейство ЭВМ "Эльбрус". История отечественной вычислительной техники. Универсальные ЭВМ. Виртуальный компьютерный музей. Дата обращения: 6 августа 2009.
- В. В. Пржиялковский, Н. Л. Прохоров, Е. Н. Филинов. Кого и зачем вводят в заблуждение. Архив новостей. Виртуальный компьютерный музей (4 сентября 2000). — Развернутый комментарий к статье Ю. Ревича «Неизвестные ЭВМ» в газете "Известия" от 11.07.2000 известных советских разработчиков ЭВМ. Дата обращения: 6 августа 2009.
- Владислав Мещеряков. 100% российский компьютер возродился (недоступная ссылка). Новости. CNews (30 июня 2008). Дата обращения: 6 августа 2009. Архивировано 16 сентября 2009 года.
- Chip Man. Интервью с Борисом Бабаяном (ч.1). Chip Man's Блог. Intel Galaxy (20 июля 2009). Дата обращения: 6 августа 2009. (недоступная ссылка)
- Виктор Картунов ака matik. Кое-что об Эльбрусе−2000. Ф-Центр (7 декабря 2005). Дата обращения: 16 июня 2011.
- Екатерина Мищенко. Высоты «Эльбруса»: от 64 мегабайт до 10 килограмм. Чем занимались компьютерные разработчики в СССР, пока Возняк придумывал Apple. «Индикатор». Медиахолдинг Rambler&Co (26 октября 2018). Дата обращения: 2 февраля 2019.