Российские процессоры Эльбрус, разрабатываемые компанией МЦСТ, вызывают немало споров вокруг самой архитектуры и доступности изделий на её основе. Но платформа продолжает жить и развиваться, несмотря на все трудности. Для всех процессоров разработан типовой ряд модулей и системных плат, от простых вариантов с одним CPU до высокоплотных четырёхсокетных. Есть решения и для обычных настольных ПК, а также модули для встраиваемых и терминальных систем.
В конце прошлого года на очередной партнёрской конференции МЦСТ были опубликованы новые доклады, в том числе, освещающие изменения в ситуации с доступностью процессоров и решений на их основе. А изменений этих немало. Во-первых, окончательно устаревшими можно признать чипы Эльбрус-8. Им на смену пришла усовершенствованная версия Эльбрус-8СВ. Крупная партия этих чипов в настоящее время уже получена и находится в процессе таможенного оформления. Этот чип, напомним, лишён целого ряда недостатков, присущих Эльбрус-8С.
Однако 28-нм техпроцесс себя исчерпал, и в 2022 году на смену придут 16-нм процессоры Эльбрус-16С, Эльбрус-12С и Эльбрус-2С3. В их основу легла новая, шестая версия VLIW-архитектуры МЦСТ. Она сопровождается отказом от уже устаревшей и медленной схемотехники подсистем ввода-вывода, реализованной в предыдущем поколении Эльбрус на базе моста КПИ-2 и переходом на интегрированный контроллер PCI Express.
Старший 16-ядерный вариант получил 8-канальный контроллер DDR4-3200, что вполне отвечает требованиям современности. Планка максимального объёма оперативной памяти поднята до 16 Тбайт в четырёхпроцессорной системе (4х4 Тбайт). Благодаря новому техпроцессу удалось удержать в приличных рамках теплопакет, выросший с 80 до 110 ватт при вдвое большем количестве ядер.
Современный серверный процессор немыслим без виртуализации, и в новых решениях МЦСТ её аппаратная поддержка реализована в полном объёме, в том числе, для кода x86. Появилась поддержка динамической компиляции, дополнительно оптимизирована работа с невыровненными данными. Но главное, что образцы Эльбрус-16С и 2С3 получены и успешно прошли тесты. Подготовлена вторая ревизия, данные по ней уже переданы контрактному производителю.
Младший Эльбрус-2С3 в дополнение к интегрированному GPU получил продвинутый набор аппаратных кодеков, который включает VP9 и H.264/H.265. Процессор пойти в серию в течение этого года, а рабочие прототипы систем на его базе уже есть. 12-ядерный Эльбрус-12С наиболее интересный, как платформа для рабочих станций разработки ПО для данной архитектуры, пока ждёт второй ревизии, которая должна быть готова в течение первой половины 2022 года.
Не забывает МЦСТ и о корнях — разработке архитектур на базе SPARC. Образцы процессора R2000+ также получены и прошли инженерные тесты. Это чип, ориентированный на сверхэкономичные системы — его теплопакет составляет всего 5 Ватт, но при этом он имеет встроенное графическое ядро с функциями 3D-ускорения.
Что касается приверженности самой архитектуре VLIW, то МЦСТ продолжает настаивать на преимуществах явного параллелизма команд, осознавая, разумеется, необходимость качественного компилятора. Интерес представляет диаграмма применимости архитектуры Эльбрус: она не очень подходит для веб-задач и скриптовых языков, а лучше всего, по мнению разработчиков, раскрывает себя в задачах HPC/Big Data, СУБД и ИИ-системах.
Что касается внедрения, то серверы на базе процессоров Эльбрус активно внедряются в государственных учреждениях: ЦОД для ГИС «Мир» содержит порядка 200 серверов, а МВД России недавно закупило более 400 серверов для автоматизированной системы фиксации нарушений. РЖД внедряет тонкие клиенты на базе Эльбрус, а также использует его в системах автоматики управления стрелочным хозяйством. Силами Ростелеком создано первое облако на базе Эльбрус-8С/СВ.
Но, пожалуй, наибольшего успеха в импортозамещении добились энергетики: удалось разработать и внедрить самый широкий спектр решений на базе Эльбрус, от систем автоматики для подстанций до полноценной АСУ ТП «ПАК МАРС» для компании Россети. В последнем случае Эльбрус используется во всех компонентах, от клиентских рабочих мест до серверов и СХД.
С точки зрения программной экосреды наиболее интересна система двоичной трансляции, позволяющая запускать ПО, разработанное для х86-64, которое затем постепенно можно оптимизировать и переводить в «родной режим». Начаты работы по внедрению механизмов динамической оптимизации на базе LCC и LLVM. Также стоит отметить появление поддержки LLVM 13-ой ветки и бета-версию систем виртуализации на базе KVM + QEMU + libvirt.
МЦСТ заботится о разработчиках: первые 100 экземпляров плат на базе Эльбрус-16С и 2С3 уже разосланы партнёрам для реализации пилотных проектов. Компания готовится сертифицировать дизайн-центры и контрактные производства, а также сообщает о том, что появились первые дистрибьюторы, работающие с продукцией на базе Эльбрус.
Весьма интересны как планы МЦСТ по выпуску новых процессоров на базе VLIW-архитектуры седьмого поколения, так и данные относительно нововведений в этой архитектуре. В планах создание процессора с числом ядер до 64 и с системой команд, включающей крипто- и нейропримитивы, продвинутыми средствами виртуализации и безопасных вычислений, и, что немаловажно, поддержкой прогрессивного универсального стандарта CXL 2.0.
Запланировано использование 6-нм техпроцесса, а также выпуск чипов с меньшим количеством ядер для рабочих станций и ноутбуков. Также рассматривается возможность создания гибридного процессора, сочетающего ядра Эльбрус и RISC-V. Такой чип с учётом поддержки бинарной трансляции сможет претендовать на звание самого универсального ЦП в мире.
Ознакомиться полнее с материалами конференции можно на сайте МЦСТ. В целом, архитектура Эльбрус выглядит живой и развивающейся, решения на базе уже освоенных 8-ядерных процессоров активно внедряются в России, а более новые 12 и 16-ядерные CPU гораздо лучше соответствуют современным требованиям. Что касается Эльбрус-32С, то это амбициозный проект, в котором сочетаются как новейшие технологии (DDR5 и CXL 2.0), так и уникальные архитектурные особенности.
Источник:
