Interested Article - 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.

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 . 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 . 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 .

Используется в управлении РЛС «Дон-2H» .

По справке « Красной звезды » от 1 марта 2001 года, Эльбрус-2 используется в «системе ПРО второго поколения, ЦУПе, Арзамасе-16 и Челябинске-70 » .

Используется в системе ПРО Москвы А-135 .

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
Внешняя память
- 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 с жаргонной расшифровкой «Система, Воспроизводящая Систему» ) был разработан на основе компонентов и технологий «Эльбруса-2» для замены «БЭСМ-6». Сохранял полную программную совместимость с предшественником. Было произведено порядка 60 машин.

« 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-1К2» 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 ».

«Эльбрус-3-1»

Конструктор А. А. Соколов . В 1993 году был успешно завершён первый этап Государственных испытаний «Эльбрус-3-1» — МКП ( ) ( 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 операндов.

Очень похожие принципы: Алгол как управляющий язык и система тегов применялись в компьютере от 30 ноября 2018 на Wayback Machine 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 2 ²⁰ элементов. Разрешённые форматы элементов массива: бит, цифра (4 бита), байт, полуслово (32 бита), слово (64 бита), слово удвоенной точности (128 бит). Каждой задаче предоставляется 2 ³² слов.

Программное обеспечение

Операционная система, система файлов, система программирования Эль-76 , многоязыковые компоненты ОСПО — ИТМиВТ
Фортран , Кобол , ПЛ/1 , Алгол — Новосибирский филиал ИТМиВТ (ныне 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 . 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 .

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 Г флопс (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 .

КМ-4

В декабре 2012 г. ЗАО «МЦСТ» получило пилотную партию «КМ-4», оснащённых материнской платой « от 3 июля 2014 на Wayback Machine » , построенной на базе процессора Эльбрус-2С+ и южного моста от 2 июля 2014 на Wayback Machine .

См. также

Примечания

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
// Электроника: НТБ. — 2000. — № 4 . — С. 5—9 . 23 сентября 2009 года.
. CNews.ru . из оригинала 3 апреля 2017 . Дата обращения: 3 апреля 2017 .
Станислав Туркин (газета Взгляд), от 19 января 2013 на Wayback Machine // Army-news.ru, 2012-11-05 «Управление РЛС осуществляется с помощью советского суперкомпьютера „Эльбрус-2“ образца середины 1980-х.»; от 29 октября 2012 на Wayback Machine
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, от 11 сентября 2013 на Wayback Machine // Красная Звезда, «Оружие России», 1 марта 2001
Василий Губарев. . — Litres, 2017-01-12. — С. 200. — 433 с. — ISBN 9785457385504 . 4 апреля 2017 года.
(.htm). . Дата обращения: 23 августа 2010. Архивировано из 16 мая 2010 года.
В.С. Бурцев. . Нефть и газ (1998). Дата обращения: 11 июля 2014. 20 июля 2013 года.
↑ . Дата обращения: 29 августа 2010. 27 августа 2011 года.
. Дата обращения: 13 марта 2020. 16 января 2021 года.
Иван Карташев. (.htm). Компьютерра -Online (1 июля 2004). Дата обращения: 23 августа 2010. Архивировано из 5 февраля 2010 года.
. Дата обращения: 9 августа 2009. Архивировано из 4 марта 2016 года.
. Дата обращения: 28 июля 2013. 26 ноября 2013 года.
(.doc). . Дата обращения: 28 июня 2009. Архивировано из 11 мая 2011 года.
Владислав Мещеряков. . (30.06.08, 11:06). Дата обращения: 28 июня 2009. Архивировано из 22 мая 2009 года.
Владислав Мещеряков. . (07.07.08, 19:46). Дата обращения: 28 июня 2009. Архивировано из 16 сентября 2009 года.
. . Дата обращения: 4 января 2013. Архивировано из 3 июля 2014 года.
. Дата обращения: 25 января 2019. 26 января 2019 года.

Литература и публикации

Пентковский В. М. / под редакцией Ершова А. П.. — М. : Наука, 1982. — 352 с. от 14 марта 2017 на Wayback Machine
Пентковский В. М. . — 2-е изд, испр. и доп. — М. : Наука, 1989. — 364 с. от 14 марта 2017 на Wayback Machine
Сафонов В. О. Автокод Эльбрус: Учебное пособие. — Л. : Изд-во Ленинградского университета, 1982.
Сафонов В. О. / под редакцией Лаврова С. С.. — М. : Наука, 1989. — ISBN 5-02-013983-1 . от 14 марта 2017 на Wayback Machine
Ким А. К., Перекатов В. И., Ермаков С. Г. . — СПб. : Питер, 2013. — ISBN 978-5-459-01697-0 .

Ссылки

Королев, Л. Н. // 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. (рус.) . Электронный архив академика А. П. Ершова . Институт систем информатики им. А. П. Ершова СО РАН (20 апреля 1984). — (+ ). Дата обращения: 6 августа 2009.
Бабаян, Б. : [ рус. ] // Квант : журн.. — 1981. — № 8. — С. 54−57.
Дубова, Наталья. : [ рус. ] // Computerworld Россия : журн.. — 2000. — № 27−28 (20 июля).
Иванов, A. : [ рус. ] // Электроника : НТБ. — 2002. — № 6. — С. 48−54.
В. Д. Анисимов, Г. С. Батырь, А. В. Меньшиков, В. Д. Шилин. (рус.) . Публикации . Сайт инициативных астрономических проектов ПулКОН и LFVN (4 октября 2006). — О реальных применениях компьютеров Эльбрус-1, 2. Дата обращения: 6 августа 2009. Архивировано из 17 сентября 2009 года.
(рус.) . История отечественной вычислительной техники. Универсальные ЭВМ . Виртуальный компьютерный музей. Дата обращения: 6 августа 2009. 17 августа 2007 года.
В. В. Пржиялковский, Н. Л. Прохоров, Е. Н. Филинов. (рус.) . 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. 20 июля 2013 года.
Владислав Мещеряков. (рус.) . Новости . CNews (30 июня 2008). Дата обращения: 6 августа 2009. Архивировано из 16 сентября 2009 года.
Chip Man. (рус.) . Chip Man's Блог . Intel Galaxy (20 июля 2009). Дата обращения: 6 августа 2009. (недоступная ссылка)
Виктор Картунов ака matik. . Ф-Центр (7 декабря 2005). Дата обращения: 16 июня 2011. 11 декабря 2013 года.
Екатерина Мищенко. . Чем занимались компьютерные разработчики в СССР, пока Возняк придумывал Apple . «Индикатор» . Медиахолдинг Rambler&Co (26 октября 2018). Дата обращения: 2 февраля 2019. 12 февраля 2019 года.