Procesor je prošao državna ispitivanja u ožujku 2014 Frekvencija sata 800 MHz 4 jezgre L2 $ 8 MB, do 23 operacije/ciklus po jezgri 3 kanala DDR memorija međuprocesorski kanal (16 GB/s) 1 IO-link kanal (4 GB/s) Poboljšanja u mikro arhitekturi Broj tranzistora – 968 milijuna Rasipanje snage – ~45 W Tehnologija – 65 nm, 9 metalnih slojeva Površina kristala mm 2 Elbrus-4S

Procesor je završio stanje. testirano 2014. Taktna frekvencija 300 MHz, 2 Elbrus jezgre L2$ 2 * 1 MB 2 DDR međuprocesorska kanala (4 GB/s svaki) 2 IO-link kanala (2 GB/s) Broj tranzistora: 300 milijuna Rasipanje snage: ~20 W Tehnologija: 90 nm, 10 slojeva metala Površina kristala: 320 mm 2 Proizvodnja u tvornici Mikron Elbrus-2SM

KPI taktna frekvencija – 250 MHz 2 I/O kanala (2 * 1 GB/s). PCI sučelja Express 1.0a x8 PCI 2.3 (33/66 MHz, 32/64 bita) Gigabit Ethernet, 4 * SATA 2.0, 2 * USB 2.0 RS 232/485, IEEE1284, Audio, SPI, I2C, GPIO Broj tranzistora - 30 milijuna Rasipanje snage - 5 W Tehnologija - 0,13 mikrona, 9 slojeva metala Veličina kristala - 10,6 x 10 .6 mm

Asinkrono prethodno ostranjivanje Jedinica za asinkrono ostranjivanje podataka (AAU) Asinkroni program Predmemorija razine 2 (L2$) Datoteka RAM registra (RF) Glavni program Aritmetičko-logičke jedinice (ALU) Međuspremnik za prethodno ostranjivanje. podaci o straničenju (APB) podaci asinkroni podaci adrese Izračunava adrese Paging podaci Upravlja sinkronim podacima o straničenju

Vrhunska izvedba lin.uch. petlje Int (8) / FP (9) / St (2) / Ld (4) Obrada predikata Prijenos kontrole Učitavanje literala 32/64- 4/2 + Asinkrono učitavanje u Ruskoj Federaciji - 4 + Aritmetika adresa - 4 + Obrada brojača ciklusa Ukupno: 18/16 23

SPEC CPU2000FP

2015: Elbrus-8S 1,3 GHz 8 jezgri Elbrus 250 Gigaflops L2$ 8*512KB, L3$ 16 MB 4 DDR memorijska kanala međuprocesor. kanali od 16 GB/s 1 kanal IO-link (16 GB/s) 320 mm 2, 2,7 milijardi tranzistora 28 nm, potrošnja energije ~60 W Primljeni prvi inženjerski uzorci

2015: KPI-2 1 kanal IO-veza (16 GB/s) PCI Express 2.0 x20 3 * Gigabit Ethernet 8 * SATA * USB * GPIO... Tehnologija 65 nm Potrošnja energije 12 W Primljeni prvi inženjerski uzorci

Temeljen na poslužitelju četiri procesora Elbrus-8S 4 procesora Elbrus-8S Južni most KPI-2 RAM do 256 GB po poslužitelju Sučelja: SATA 3.0 – 8 kanala, Gigabit Ethernet – 3 kanala, PCI Express 2.0 x20, PCI, interkonekt Visina kućišta 1U Snaga poslužitelja – 1 Teraflops 40 Tflops u stalku Elbrus-8S poslužitelj Prototip poslužitelj s četiri procesora

Gflops SP TSMC Micron Elbrus-4S 65 nm, 4. 50GF Elbrus-8S 28 nm, 8. 250GF Elbrus-16S 16 nm, 8…16. 0,5 ... 1TF Elbrus-32S 10 nm, 32. 4TF Elbrus-4SM 65 nm, 4 i 50GF Elbrus-8SM 32 nm, 8 i 250GF Karta puta Elbrus-2SM 90 nm, 2. 10GF Elbrus-1C+ 40 nm, 1. + GPU 24GF Indeks “M” (zeleno) označava modele planirane za proizvodnju u domaćoj tvornici Mikron (Zelenograd)

“Protected mode”: kontrola grešaka tijekom izvođenja Hardver kontrolira programske pogreške u radu s memorijom i jamči integritet pokazivača Pristup izvan granica objekta (niza) Pristup pokazivačem na već oslobođenu memoriju objekta koji je završio životni ciklusČitanje neinicijaliziranih podataka Pristup neadresiranim podacima kao pomoću pokazivača Rezultat: Povećanje produktivnosti programera - za jedan red veličine Sposobnost stvaranja pouzdanih programa koji su otporni na cyber napade Usporenje brzine programa - oko 20%

Elbrus zaštićeni način rada. Struktura deskriptora 32 bit40 bit32 bit24 bit8 bit Trenutačni položaj Osnovna granica Životni vijek + servisni bitovi Oznake 128 bit 32 bit2 bit Podaci ili dio deskriptora Oznake Deskriptor: Vrijednosti oznake: 00 - Neinicijalizirano 10 - Podaci, 01 i 11 - Dio strukture deskriptora strojne riječi u memoriji:

“Zaštićeni način rada”: kontrola grešaka tijekom izvođenja Izvršavanje programa na redovno računalo- kao vožnja autocestom s oznakama. Sve dok svi programi rade bez grešaka "prema pravilima", sve radi dobro... ... ali ako prekršite pravila, sigurnost cijelog računala bit će ugrožena. Zaštićeni način je poput separatora daje “hard-wired” jamstva da će svi programi koji ispravno rade biti sigurni

Elbrus OS koristi Debian strukturu paketa Više od 3000 portova osnovni paketi iz paketa Debian 5.0 (Lenny) i mnogih drugih, uključujući: LibreOffice 3.6 Firefox PostgreSQL 9.2 Qt 5.0 Temeljen na Linux jezgri Ugrađena podrška u stvarnom vremenu Prevoditelj binarnih aplikacija: x86 Elbrus cross-architectural virtualization layer, kompatibilan s WINE emulatorom Razvojni alati – C/C++/Fortran prevoditelji, Java stroj (OpenJDK 6)

Ruska računalna industrija sposobna je isporučiti rješenja koja bi mogla biti konkurentna proizvodima vodećih svjetskih marki. Tako je u segmentu mikroprocesora - jednom od tehnološki najnaprednijih i karakteriziran vrlo visokim ulaznim pragom - domaća tvrtka MCST je spreman tržištu ponuditi ruske procesore kao alternativu Intelovim i AMD čipovima. Primjer je računalo Elbrus u bilo kojoj od modifikacija koje su predstavljene u najširem rasponu funkcionalni sustav na temelju takvih čipova. U isto vrijeme, uređaji ove vrste mogu raditi pod Elbrus OS-om, koji je također kreirao MCST. Koje su specifičnosti razvijenih softverskih i hardverskih rješenja ruski brend?

Povijest računala Elbrus

Prije proučavanja specifičnosti Elbrus OS-a i odgovarajuće vrste procesora, proučimo ključne točke povijest domaće marke računala. Po prvi put, računala koja su postavila temelje za tehnološku liniju Elbrus pojavila su se 70-ih godina. Institut za preciznu mehaniku bio je uključen u njihov razvoj, au 80-im i 90-im godinama prošlog stoljeća poboljšane su mogućnosti računalnih sustava. Od sovjetskih vremena, ključni potrošač Elbrus sustava bio je vojno-industrijski kompleks. Procesori su zadovoljili najstrože kriterije, što je i razumljivo zbog obrambene namjene. Poznato je, primjerice, da su kompleksi Elbrus korišteni u strukturi proturaketnog obrambenog sustava tipa A-135.

Godine 1991. završeni su radovi na kompleksu Elbrus-3. Zbog ekonomskih poteškoća nakon "perestrojke" nije bilo moguće izvršiti potrebnu prilagodbu kompleksa. Godine 1992., programeri Elbrus linije računala stvorili su tvrtku MCST i počeli raditi na implementaciji posebne mikroprocesorske arhitekture. Uspjeli su uspješno riješiti problem. Stvorena arhitektura omogućila je kombinaciju energetske učinkovitosti i performansi u računalima.

Kompatibilan s Intel i AMD algoritmima

Također je riješen problem osiguravanja kompatibilnosti Elbrus procesora s algoritmima čipova x86 arhitekture na temelju kojih rade rješenja Intela i AMD-a.

Zahvaljujući ovoj značajci, moderni bazirani na Elbrus procesorima mogu raditi pod različitim operativnim sustavima, uključujući neke verzije Windows OS-a.

Računalni moduli

Na temelju Elbrus čipova stvoreno je nekoliko računalnih modula. Razmotrimo njihove specifičnosti. U MCST-u se pod modulom podrazumijeva sistemska ploča koja je opremljena potrebna sučelja. U principu, ovo je gotovo računalo koje samo treba spojiti na izvor napajanja, kao i opremiti potrebnom vrstom diskovni pogoni. Elbrus on-chip računalni sustav izgrađen je u sljedećim modulima:

MVKUB/S;

Modul "Monocube";

Modul MV3S/S-K.

Modul MVKUB/S sadrži dva Elbrus procesora, ostali imaju ugrađen po jedan čip. Sustav tipa MB3S/S-K ima dodatni flash memorijski modul dizajniran za binarno prevođenje.

Zapravo, svaki od uređaja predstavljenih na popisu ima ugrađeni flash pogon na koji možete instalirati operativni sustav - to jest, strogo govoreći, računalo će raditi čak i bez povezivanje teško diskovi.

Računalni sustavi

Druga kategorija uređaja stvorenih na temelju Elbrus procesora su računalni sustavi. Tu spadaju gotova računala, koja je tvrtka MCST također razvila u širokom spektru. Pogledajmo glavna rješenja ruske marke.

Prijenosno računalo

Linija računalnih sustava uključuje prijenosno računalo čije ime zvuči kao "Nosivi terminal NT-Elbrus S".

Malo je veće veličine od odgovarajuće vrste računala koja su uobičajena u modernim trgovinama, ali to je zbog njihove visok stupanj sigurnosti. Karakteristike kompleksa omogućuju vam pokretanje osnovnih uredskih aplikacija na njemu.

Radna površina

Zanimljiv je model “Monocube-PC” koji se može klasificirati kao desktop. Ima 4 GB RAM-a i HDD s kapacitetom od 500 GB - prilično prosječne tržišne brojke. Štoviše, uvijek se mogu povećati. Svaki monitor koji podržava VGA sučelja ili DVI.

Monoblok

KM4-Elbrus monoblok je univerzalno računalo, po konfiguraciji je nešto slično poznata rješenja iz Applea. Uređaj je zanimljiv jer je njegov zaslon osjetljiv na dodir i također ima pristojnu rezoluciju - 1600 x 900 piksela. Monoblok "KM4-Elbrus" također se može koristiti s drugim monitorom.

poslužitelj

Kompleks Elbrus-3C moćan je poslužitelj. Opremljen je sa 16 procesora. Ima instalirano 128 GB RAM memorija. Ovaj kompleks koristi diskove tip čvrstog stanja, kao i mrežni kontroler optički tip. Dizajn kompleksa Elbrus-3S je modularan. Zahvaljujući tome, može se konfigurirati prema specifičnim zahtjevima kupca.

Procesor "Elbrus-4S"

Ruska računalna industrija posebno je ponosna na novi 4-jezgreni mikroprocesor Elbrus-4S. Razmotrimo njegove glavne značajke. Spada u 64-bitnu kategoriju. Svaka njegova jezgra radi na 800 MHz i može komunicirati s 3 kanala DDR3-1600 RAM-a. Moguće je kombinirati do 4 procesora u sustav sa opći kompleks memorijski moduli. Procesor je proizveden u skladu s 65 nm tehnologijom. Potrošnja energije čipa je oko 45 vata.

Ukupna izvedba procesora kada se koriste sve jezgre je oko 50 gigaflopsa s jednostrukom preciznošću ili 25 gigaflopsa s dvostrukom preciznošću. Čip Elbrus-4C kompatibilan je s binarnim prijevodom kodova vodećih svjetskih proizvođača procesora - Intel i AMD. Što se tiče usporedbe brzina ruski procesor i rješenja iz Intela i AMD-a, mnogo ovisi o specifičnom načinu rada čipova. Naravno, u pogledu nominalne frekvencije, procesor Elbrus je inferioran čipovima vodećih svjetskih proizvođača. I stoga, kako vjeruju stručnjaci, možda nije sasvim optimalno za pokretanje popularnog računalne igrice. Ali radi prema različitim algoritmima, koji nude prednosti kada ga koristite pri izvođenju drugih vrsta operacija.

Procesor "Elbrus 8C"

Među najnovija rješenja od MCST - Elbrus 8C procesor. Ima 8 jezgri. Čip se temelji na 28 nm tehnološkom procesu - na razini vodećih svjetskih razvoja. Procesor ima 4 MB predmemorije druge razine, 16 MB predmemorije treće razine. Čip je kompatibilan s DDR3-1600 RAM modulima. Performanse najnovijeg procesora iz MCST-a su 250 gigaflopsa. Ova brojka premašuje prikazane brojke Intelov čip Core i7 tip 4930K. Brzina rada mu je oko 130-140 gigaflopa. Poznato je da je u izradi najnoviji procesor iz MCST-a zaseban tip matična ploča.

Operativni sustav Elbrus instaliran je na računalima proizvođača MCST. Pogledajmo detaljnije specifičnosti ruskog OS-a.

OS "Elbrus": opće informacije

operacijski sustav Elbrus se temelji na Linux kernelu u verziji 2.6.33, ali postoje informacije da se planira nadograditi odgovarajući na verziju 3.10.

Glavna distribucija za ruski OS je Debian, koji se pokazao pouzdanim poslužiteljsko rješenje. Operativni sustav Elbrus uključuje oko 4 tisuće različitih programski paketi. Distribucija uključuje širok raspon alata za osiguranje rada poslužitelja, kao i rješavanje problema koji su relevantni za korisnika. Dakle, struktura Elbrus OS-a sadrži:

Grafičko sučelje;

preglednik;

Programi za rad s tekstovima;

Multimedijski playeri;

Web poslužitelj.

Može se primijetiti da je softver koji bi se trebao koristiti na Elbrus OS-u u certifikaciji.

Struktura "OS Elbrus"

Elbrus operativni sustav izgrađen je s istodobna uporaba algoritmi otvorenog koda dostupni globalnim programerima, kao i razvojni alati koje su izradili stručnjaci MCST-a. Druga vrsta komponente uključuje kompilator koji može raditi s nekoliko računalnih jezika. Elbrus OS, kao i drugi operativni sustavi uobičajenih korisnika, može omogućiti višezadaćni rad računala.

Koncepti upravljanja razvijeni su posebno za ovaj OS. softverski procesi, prekidi, sinkronizacija, itd. U svrhu optimizacije Linux kerneli Za zadatke računalnih kompleksa Elbrus promijenjena je standardna biblioteka odgovorna za računske niti - libpthread. Umjesto toga, programeri OS-a stvorili su biblioteku elpthread.

Operativni sustav Elbrus također uključuje sljedeće korisne module:

Naredbeni redak, koji korisniku omogućuje rad s računalnim kompleksom pomoću tekstualne naredbe i komunicirati na odgovarajući način s različitim aplikacijama;

Alati za složene namjene kako bi se povećala pogodnost njihovog prijenosa ili skladištenja;

Skup razvojnih alata: prevoditelji, uređivači veza, debuggeri, asembleri, uređivači, prevoditelji, razne biblioteke, alati za dokumentaciju itd.

Među ključnim OS bibliotekama je Glibe, koji se također koristi na drugim operativnim sustavima temeljenim na Linuxu.

Ovi su opće informacije o operativnom sustavu Elbrus MVK. Može se primijetiti da je ovaj OS u velikoj mjeri dizajniran za korištenje od strane vojnih struktura, dakle javni pristup, kao i druge distribucije Linuxa, teško ju je pronaći.

Operativni sustav "Elbrus" i domaći procesor tip 4C - među vodećim brodovima tvrtke MCST. Međutim ruski programer, naravno, nije ograničeno na izdavanje i podršku relevantnih rješenja. Pogledajmo koje softverske i hardverske proizvode marka danas proizvodi.

Poznato je da MCST CJSC razvija dvije osnovne linije mikroprocesora - s VLIW i SPARC arhitekturama. Što se tiče prve arhitekture, na njenoj osnovi se proizvode procesori serije MCST-R, kao i MCST-4R. Elbrus čipovi su oni bazirani na VLIW arhitekturi. Međutim, računala serije Elbrus mogu biti opremljena s obje vrste procesora.

Ukupno je ruski programer stvorio tri glavna operativna sustava. Prvo, to je operacijski sustav tipa OSL_3M1, optimiziran za komplekse Elbrus-3M1. Drugo, ovo je OSL_90, koji je stvoren za mikro kompleks Elbrus-90. Treće, ovo je OS_E90, koji se temelji na operaciji Solaris sustav u verziji 2.5.1. Prva dva operativna sustava često se kombiniraju pod jednim imenom - Elbrus OS. Također je poznato da se razvija posebna verzija OS-a za najnoviji 8C procesor, koji smo gore spomenuli.

Zanimljiva je činjenica da nazivi procesora gotova rješenja i OS koji je razvio MCST gotovo je identičan sustavu lokalizacije ElbRUS, popularnom 2000-ih među korisnicima računala temeljenih na EPOC OS-u. Ovo je, prema nekim izvorima, postalo prototip Symbiana. Mogućnosti lokalizacijskog sustava ElbRUS impresionirale su mnoge entuzijaste odgovarajuće vrste uređaja. Međutim, podaci koji bi upućivali na kontinuitet dviju marki nisu dostupni široj javnosti.

Izgledi za korištenje Elbrus OS-a

Ključni potrošač razvoja MCST-a danas je, kao što smo primijetili na početku članka, vojno-industrijski kompleks. Stoga će softverska i hardverska rješenja ruskog brenda najvjerojatnije prioritetno kupiti vojne strukture. Razvoj tvrtke MCST koji se razmatra može olakšati proces zamjene uvoza u nizu IT segmenata. Ovo može biti relevantno za sustave koji zahtijevaju visoku razinu sigurnosti.

U ovaj aspekt računalni moduli koje je razvio MCST imaju karakterističnu značajku: ključne komponente, koji su u njihovom sastavu, posjeduju potrebnu dokumentaciju, te po potrebi prolaze provjere u nadležnim strukturama. Očekuje se da će računala temeljena na čipovima serije Elbrus 4C i 8C biti tražena ne samo u vojnoj sferi, već i među civilnim potrošačima.

Operativni sustav (OS)- najvažniji dio softver bilo koji računalni kompleks (VC). OS je kompleks upravljačkih i procesnih programa koji, s jedne strane, djeluju kao sučelje između uređaja računalnog kompleksa i aplikacijski programi, a s druge strane - namijenjeni su za upravljanje VC uređajima, računalni procesi, učinkovita raspodjela računalnih resursa između računalnih procesa i organizacija pouzdanog računarstva.

Tvrtka MCST stvorila je, održava i stalno razvija operativni sustav za VK sa SPARC i Elbrus arhitekturom OS "Elbrus". Temelji se na kernelu Linux 2.6.33. Elbrus OS omogućuje višezadaćnost i višekorisnički način rada. Za to su razvijeni posebni mehanizmi kontrole procesa, virtualna memorija, prekidi, signali, sinkronizacija, podrška za označene izračune.

Za korištenje serije Elbrus VC u brojnim kritičnim sustavima obavljen je temeljni rad na transformaciji OS Linux u operativni sustav koji podržava način rada u stvarnom vremenu, za koji su trenutne optimizacije implementirane u kernelu. Dok radite u stvarnom vremenu, možete postaviti razni modovi obrada vanjskih prekida, planiranje proračuna, razmjena s diskovnim pogonima i neki drugi.

Elbrus OS uključuje osnovne alate za podršku korisničkog sučelja:

• Alati za podršku sučelja naredbeni redak(ista "konzola"). Pružite operateru mogućnost rada s VK u tekstualnom načinu rada pomoću skupa naredbi i primanja tekstualne poruke iz operativnog sustava i pokrenutih aplikacija;
• Alati za arhiviranje za kombiniranje većeg broja datoteka u jednu arhivu ili niz arhiva (uključujući kompresiju podataka), što osigurava jednostavan prijenos kroz komunikacijske kanale ili pohranu;
• Alati za razvoj softvera. Osigurati razvoj softvera i proces podrške. To su asembleri, prevoditelji, prevoditelji, povezivači (uređivači veza), asembleri, pretprocesori, debuggeri, uređivači teksta, biblioteke potprograma, alati za kontrolu verzija, alati za dokumentaciju;
• Alati za raspoređivanje zadataka - omogućuju vam da odredite operativnom sustavu koje akcije, u koje vrijeme i s kojom učestalošću treba izvršiti.

Osim osnovnih, u korisničko sučelje uveden je niz alata koji podržavaju izradu funkcionalnog softvera.

Alati za grafičku podršku korisničko sučelje sadrže osnovne komponente grafički sustav Xorg, kao i skup raznih knjižnica za podršku, uključujući GTK+ i Qt.

Osnova OS-a je biblioteka. Glibc - (GNUCKnjižnica) - slobodno distribuirana knjižnica S. Omogućuje sistemske pozive i osnovne funkcije kao što su otvoren, malloc, printf itd. Knjižnica C koristi se za sve dinamički povezane programe. Glibc koristi se na sustavima koji pokreću mnogo različitih operativnih sustava i na različitim arhitekturama. Najčešće Glibc koristi se na x86 strojevima s OS-om Linux. Arhitekture su također službeno podržane SPARC i "Elbrus".

Knjižnica glibc, koji se isporučuje kao dio Elbrus OS-a, temelji se na GNU glibc verzija 2.7. Sastoji se od dva dijela:

• datoteke zaglavlja, koje definiraju tipove i makronaredbe i deklariraju varijable i funkcije;
• stvarna biblioteka ili arhiva koja sadrži definicije varijabli i funkcija. Sastoji se od nekoliko datoteka, funkcije u kojima su kombinirane prema nekim karakteristikama (na primjer, libm.a - arhiva matematičkih funkcija).

Osigurana je kompaktna biblioteka za podršku programima koji rade u zaštićenom načinu rada. libmcst , koji pruža memorijske funkcije i I/O podršku na razini osnovne knjižnice libc.

Ugrađen u jezgru operativnog sustava Elbrus skup alata za informacijsku sigurnost (ICSI) od neovlaštenog pristupa (NSD). Potpuno funkcioniranje Elbrus OS ICSI trebalo bi osigurati potrebnu razinu zaštite informacija od neovlaštenog pristupa kada računalo radi kao dio specijaliziranih automatiziranih sustava. KSZI se provodi pomoću sistemske pozive, knjižnice potprograma, konfiguracija sustava.

KSZI iz NSD OS "Elbrus" pruža mogućnost korištenja alata računalna tehnologija(SVT) serija "Elbrus" kao dio VK za izgradnju automatiziranih sustava. U ovom slučaju, SVT:

a) ispunjavati zahtjeve 2. klase zaštite od NSD Državne tehničke komisije RD pri predsjedniku Ruske Federacije;

b) dopustiti certificiranje HIF SVT na 2. razini kontrole nedeklariranih sposobnosti, u skladu s RD Državne tehničke komisije pri predsjedniku Ruske Federacije

Za podrška postojećim korisnicima nastavlja podrška za Elbrus OS distribucije s jezgrom Linux 2.6.14. Uz Elbrus OS, MCST isporučuje i podržava OS WSWS s jezgrom Linux 2.4.25 za VC "Elbrus-90micro" i OS MSVS s kernelom Linux 2.6.14 za VK "Elbrus-3M1". Serija Elbrus-90micro VK također podržava OS_E90 operativni sustav temeljen na Solaris 2.5.1.

Tvrtka ZAO "MCST" lansirala je pilot seriju univerzalni mikroprocesoriElbrus-8S. Proračunato radna frekvencijačip - 1,3 GHz, proizvodna tehnologija - 28 nm, računalna snaga je 250 gigaflopa. Primitak gotovih uzoraka mikro krugova očekuje se u listopadu 2014.

Mikroprocesor Elbrus-8S - potpuno ruski razvoj. Kristal mikroprocesora dizajniran je korištenjem 28 nm tehnologije, ima 8 procesorske jezgre s poboljšanom 64-bitnom arhitekturom Elbrus 3. generacije, predmemorija razine 2 ukupni volumen 4 megabajta i 3. razina kapaciteta 16 megabajta.

Na temelju mikroprocesora Elbrus-8S planira se organizirati masovna proizvodnja poslužitelja, radnih stanica i druge računalne opreme namijenjene uporabi u vladine institucije i poslovne strukture koje postavljaju povećane zahtjeve sigurnost informacija, kao i za korištenje u području računarstva visokih performansi, obrade signala, telekomunikacija. Inženjerski uzorci 4-procesorskog poslužitelja temeljenog na procesorima Elbrus-8C s učinkom od 1 teraflopa bit će proizvedeni krajem 2014.

Domaća arhitektura Elbrus razvijena je u Rusiji i ima niz jedinstvene značajke. To uključuje:

mogućnost izvođenja do 25 operacija na svakoj jezgri u jednom strojnom ciklusu, što pruža visoke performanse na umjerenoj frekvenciji takta;

tehnologija dinamičkog binarnog prevođenja koja omogućuje učinkovito izvođenje aplikacija i operativnih sustava distribuiranih u binarnih kodova x86, uključujući u višenitnom načinu rada;

podrška za siguran računalni način rada s posebnom hardverskom kontrolom cjelovitosti memorijske strukture, što omogućuje visoku razinu informacijske sigurnosti programskih sustava koji je koriste.

Osnovni operativni sustav za Elbrus platformu je Elbrus OS, izgrađen na Linux kernelu. Sustav za programiranje platforme podržava jezike C, C++, Java, Fortran-77, Fortran-90.

Izvor: sdelanounas.ru

Operativni sustav Elbrus

Operativni sustav (OS)– najvažniji dio softvera svakog računalnog kompleksa (CC). OS je skup programa za upravljanje i obradu, koji, s jedne strane, djeluju kao sučelje između računalnih složenih uređaja i aplikacijskih programa, as druge strane, dizajnirani su za kontrolu računalnih uređaja, računalnih procesa, učinkovitu distribuciju računalnih resursa između računalne procese i organizirati pouzdano računalstvo .

Tvrtka MCST stvorila je, održava i stalno razvija operativni sustav za VK sa SPARC i Elbrus arhitekturom OS "Elbrus". Temelji se na kernelu Linux 2.6.33. Elbrus OS omogućuje višezadaćnost i višekorisnički način rada. Za njega su razvijeni posebni mehanizmi za upravljanje procesima, virtualnom memorijom, prekidima, signalima, sinkronizacijom i podrškom za označene izračune.

Za korištenje serije Elbrus VC u nizu kritičnih sustava, obavljen je temeljni rad na transformaciji OS-a Linux u operativni sustav koji podržava tvrdi način rada u stvarnom vremenu, zašto na bazi standardna knjižnica upravljanje tokovima izračuna i sinkronizacija libpthread stvorena je naša vlastita optimizirana biblioteka elpthread . Tijekom rada u stvarnom vremenu, možete postaviti različite načine za obradu vanjskih prekida, proračune rasporeda, razmjene s diskovnim pogonima i neke druge.

Elbrus OS uključuje osnovne alate za podršku korisničkog sučelja:

• Alati za podršku sučelja naredbenog retka (ista "konzola"). Pružite operateru mogućnost rada s VK u tekstualnom načinu rada koristeći skup naredbi i primanje tekstualnih poruka iz operativnog sustava i pokrenutih aplikacija;
• Alati za arhiviranje za kombiniranje većeg broja datoteka u jednu arhivu ili niz arhiva (uključujući kompresiju podataka), što osigurava jednostavan prijenos kroz komunikacijske kanale ili pohranu;
• Alati za razvoj softvera. Osigurati razvoj softvera i proces podrške. To su asembleri, prevoditelji, prevoditelji, povezivači (uređivači veza), asembleri, pretprocesori, debuggeri, uređivači teksta, biblioteke potprograma, alati za kontrolu verzija, alati za dokumentaciju;
• Alati za raspoređivanje zadataka - omogućuju vam da odredite operativnom sustavu koje se radnje, u koje vrijeme i s kojom učestalošću moraju izvršiti.

Osim osnovnih, u korisničko sučelje uveden je niz alata koji podržavaju izradu funkcionalnog softvera.

GUI alati za podršku sadrže osnovne komponente grafičkog sustava Xorg, kao i skup raznih knjižnica za podršku, uključujući GTK+ i Qt.

Osnova OS-a je biblioteka. Glibc – (GNUCKnjižnica) – knjižnica koja se besplatno distribuira S. Omogućuje sistemske pozive i osnovne funkcije kao što su otvoren, malloc,printf itd. Knjižnica C koristi se za sve dinamički povezane programe. Glibc koristi se na sustavima koji pokreću mnogo različitih operativnih sustava i na različitim arhitekturama. Najčešće Glibc koristi se na x86 strojevima s OS-om Linux. Arhitekture su također službeno podržane SPARC i "Elbrus".

Knjižnica glibc, koji se isporučuje kao dio Elbrus OS-a, temelji se na GNU glibc verzija 2.7. Sastoji se od dva dijela:

• datoteke zaglavlja, koje definiraju tipove i makronaredbe i deklariraju varijable i funkcije;
• stvarna biblioteka ili arhiva koja sadrži definicije varijabli i funkcija. Sastoji se od nekoliko datoteka, funkcije u kojima su kombinirane prema nekim karakteristikama (na primjer, libm.a - arhiva matematičkih funkcija).

Osigurana je kompaktna biblioteka za podršku programima koji rade u zaštićenom načinu rada. libmcst , koji pruža memorijske funkcije i I/O podršku na razini osnovne knjižnice libc.

Ugrađen u jezgru operativnog sustava Elbrus skup alata za informacijsku sigurnost (ICSI) od neovlaštenog pristupa (NSD). Potpuno funkcioniranje Elbrus OS ICSI trebalo bi osigurati potrebnu razinu zaštite informacija od neovlaštenog pristupa kada računalo radi kao dio specijaliziranih automatiziranih sustava. ICSI se implementira pomoću sistemskih poziva, biblioteka potprograma i konfiguracije sustava.

KSZI iz NSD OS "Elbrus" pruža mogućnost korištenja računalne tehnologije (CT) serije "Elbrus" kao dio računala za izgradnju automatiziranih sustava sa sigurnosnim klasama protiv nenametljivih aktivnosti 3A, 2A, 1B, 1A i nižim, prema vodećim dokumentima Državne tehničke komisije pri predsjedniku Ruske Federacije. U ovom slučaju, SVT:

a) ispunjavati zahtjeve 2. klase zaštite od NSD Državne tehničke komisije RD pri predsjedniku Ruske Federacije;

b) dopustiti certificiranje HIF SVT na 2. razini kontrole nedeklariranih sposobnosti, u skladu s RD Državne tehničke komisije pri predsjedniku Ruske Federacije

Za podrška postojećim korisnicima nastavlja podrška za Elbrus OS distribucije s jezgrom Linux 2.6.14. Uz Elbrus OS, MCST isporučuje i podržava OS WSWS s jezgrom Linux 2.4.25 za VC "Elbrus-90micro" i OS MSVS s kernelom Linux 2.6.14 za VK "Elbrus-3M1". Serija Elbrus-90micro VK također podržava OS_E90 operativni sustav temeljen na Solaris 2.5.1.

Pod ponosnim imenom "Elbrus" izdana je serija superračunala koja je razvio sovjetski znanstvenik Vsevolod Sergeevich Burtsev (70-80-ih).

Ova su računala uvela niz inovacija u računalnu teoriju, kao što je superskalarnost (obrada više od jedne instrukcije po taktu), implementacija sigurnog programiranja s hardverskim tipovima podataka, paralelna obrada nekoliko uputa. Ali glavna značajka Sovjetska superračunala bila su usmjerena na jezike visoka razina. Sovjetsko-američki znanstvenik Vladimir Mstislavovich Pentkovsky, koji je sudjelovao u razvoju Elbrusa, stvorio je jezik visoke razine programiranje El-76.

Osim poboljšanja opsega sovjetskih računalnih strojeva, računalo je postalo osnova za stvaranje 64-bitnih univerzalnih mikroprocesora "Elbrus 4-C" i sljedeće generacije "Elbrus 8-C". Razrijedili su američko tržište proizvođača Intel, AMD i IBM. Lokalni razvoj a proizvodnja procesora bila je potaknuta potrebom pronalaska vlastitih rješenja za obrambenu industriju, gdje je korištenje domaćih uređaja poželjnije.

Povijest razvoja

Razvoj računalne arhitekture Elbrus započeo je 70-ih godina prošlog stoljeća u ITMiVT im. Lebedeva. Programeri su se suočili sa zadatkom stvaranja računalnog sustava s performansama od 100 milijuna op/s. Burtsev je radio na sustavu računalne kontrole i dizajna te je postao glavni dizajner projekta.

Godine 1980. Elbrus-1 sa ukupna izvedba 15 milijuna op/s uspješno je prošlo državne testove. Ovo je bilo prvo računalo u Sovjetskom Savezu izgrađeno na temelju TTL mikro krugova. Posebna značajka stroja bila je njegova skalabilna arhitektura, koja je podržavala simultani rad do 10 procesora. RAM je dosegao 64 MB (220 strojnih riječi). Organizacija prijenosa protoka podataka između perifernih uređaja i RAM-a provedena je pomoću specijalni procesori I/O Mogla su biti oko 4 slična procesora u sustavu i imali su vlastito pamćenje, radeći paralelno sa središnjim procesorom.

Elbrus-1 korišten je u mnogim vojnim sustavima - raketnoj obrani, Centru za kontrolu svemira itd.

Sljedeća faza u razvoju računala Elbrus bio je prijenos arhitekture prvog modela na novi baza elemenata. Tako je nastao Elbrus-2, koji se temeljio na ELS-u integrirani krugovi. Njegova produktivnost dosegnula je 125 milijuna op/s. Količina RAM-a je također povećana - do 144 MB. Frekvencija takta dosegla je 20 MHz.

Godine 1985. Elbrus-2 je pušten u masovnu proizvodnju. Korišten je u područjima gdje su bili potrebni veliki proračuni. Računalo se također aktivno koristilo u obrambenoj industriji, u Centru za kontrolu svemirskih letova iu nuklearnim istraživačkim centrima (u Arzamasu-16, u Čeljabinsku-70). Od 1991. računalo je radilo u sustavu proturaketne obrane A-135 iu drugim vojnim postrojenjima.

Zajedno sa superračunalima proizvedena su i računala Opća namjena"Elbrus 1-KB" (1988). Ovi su strojevi zamijenili BESM-6 s kojim su imali potpunu kompatibilnost s prethodnim softverom. Dopunjen je novim načinom rada s povećanom dubinom bitova brojeva i adresa.

Usporedne karakteristike BESM-6 i Elbrus 1-KB

Sljedeći je objavljen "Elbrus-3", u kojem su programeri prvi put implementirali "post-superskalarni" pristup. Ovo računalo razvijano je od 1986. do 1994. godine. zaposlenici ITMiVT-a pod vodstvom sovjetskog znanstvenika Borisa Artashesovicha Babayana.

Elbrus-3 nije pušten u masovnu proizvodnju, ali je njegova arhitektura postala osnova za razvoj mikroprocesora Elbrus 2000 i Elbrus-3M1.

Seriju Elbrus cijenilo je sovjetsko vodstvo. Programeri Babayan, Burtsev, Bardizh dobili su nagrade i narudžbe. Preostali sudionici u radu također su nagrađeni državnim nagradama.

Era MCST procesora

Ruska tvrtka MCST osnovana je 1992. godine na temelju razvojnog tima Elbrus-3. Postao je pravni sljednik Moskovskog centra za SPARC Technologies LLP (otuda naziv MCST). Skraćenica SPARC došla je od glavnog partnera MCST-a, američke korporacije Sun Microsystems, koja promovira računalni strojevi sa SPARC arhitekturom.

MCST je proizveo mikroprocesore sa SPARC arhitekturom (MCST-R100, MCST-R150, MCST-R500 i MCST-R500S) i kreirao na njihovoj osnovi računalni sustavi. Ali 2007. godine objavljen je istoimeni procesor Elbrus. Vrhunska izvedba uređaja u 64-bitnom načinu rada dosegla je 2,4 GFLOPS-a. Frekvencija radnog takta bila je 300 MHz. Procesor je imao 75,8 milijuna tranzistora. Rasipanje snage 6 W.

Na temelju procesora razvijen je računalni kompleks Elbrus-3M1 koji se koristi za obrambenu industriju. Ovaj kompleks je opremljen sigurnim operativnim sustavom MSVS-E (Mobilni sustav oružanih snaga), temeljenim na Linux verzije 2.6.14. Elbrus-3M1 bio je unatrag kompatibilan s prvim i drugim Elbrusom.

Računalni kompleks imao je dvije mogućnosti oblikovati- poslužitelj, koji se može koristiti kao desktop i CompactPCI (system bus) verzija. Verzija poslužitelja temeljila se na uređaju računala UV 3M1. U slučaju CompactPCI, Elbrus-3M1 je zauzimao dva modula formata Euromechanics 6U. Oprema za obje verzije bila je opremljena mrežna oprema za ultra-brze razmjene sa sličnim računalnim sustavima.

U 2010. godini, na izložbama ChipEXPO-2010 i Softool, Elbrus-S sustav na čipu predstavljen je javnosti. U ovaj procesor broj tranzistora se povećao - do 218 milijuna Također, taktna frekvencija porasla je na 500 MHz vrhunske performanse: Do 4 GFLOPS-a u 64-bitnom i do 8 GFLOPS-a u 32-bitnom načinu rada.

Zajedno s Elbrus-S predstavljen je kontroler periferna sučelja(KPI).

Godine 2011. MCST je predstavio dvojezgreni procesor Elbrus-2C+ sljedeće generacije. Uz 2 glavne jezgre (arhitektura Elbrus), koje rade na radnom taktu od 500 MHz, model je također imao dodatne 4 jezgre ugrađene digitalne procesor signala(Multicor arhitektura). Procesoru je dodan ulazno/izlazni kanal s kojim je moguće spojiti još jedan KPI. Elbrus-2C+ također je dodao podršku za DDR2 memoriju efektivna frekvencija 800 MHz. Performanse procesora su povećane - do 28 GFLOPS u 32-bitnom načinu rada. Broj tranzistora dosegnuo je 368 milijuna.

Programeri su implementirali verziju prevoditelja jezika C za reprodukciju koda za DSP jezgre i uspostavljanje učinkovite interakcije između glavnog programa na CPU jezgre i djelovanja na DSP.

Prema izračunima kreatora, Elbrus-2C+ trebao se koristiti u digitalnim inteligentnim sustavima za obradu signala (radari, analizatori slike itd.). Ali pokazalo se da su procesori bolje prilagođeni civilni zadaci. Na primjer, Kraftway je lansirao testnu seriju sve-u-jednom računala temeljenih na kristalima Elbrus-2C+.

Procesor "Elbrus-4S"

U travnju 2014. tvrtka je predstavila poboljšane četverojezgrene procesore Elbrus-4C.

Tehničke karakteristike "Elbrus-4S"

Prije svega, treba obratiti pozornost na prijelaz proizvodnje procesora na 65 nm tehnološki proces. Frekvencija sata je također povećana, propusnost RAM kanali. Ova i druga poboljšanja značajno su utjecala na performanse novih procesora. Svaka jezgra može izvesti do 23 operacije u jednom taktu. U operacijama s pomičnim zarezom, vrhunska teoretska izvedba četiri jezgre je oko 50 GFLOPS jednostruke preciznosti i 25 GFLOPS dvostruke preciznosti. Ako ga usporedimo s prethodnim modelom Elbrus-2C+, tada je u 64-bitnom načinu više od tri puta veći. Novi procesor ima složeniji kristal koji sadrži 986 milijuna tranzistora i ima korisnu površinu od 380 mm2.

Stručnjaci MCST-a kreirali su vlastiti operativni sustav "Elbrus" posebno za objavljeni procesor. OS se temelji na Linux kernelu verzije 2.6.33. Uključuje više od 3000 softverskih paketa (iz distribucije Debian 5.0) i ima upravitelja paketima. Uključeno cijeli set alati za razvojne programere, uključujući optimizacijske prevoditelje za programske jezike visoke razine C, C++, Fortran-77 i Fortran-9.

Elbrus OS certificiran je za drugu klasu zaštite od neovlaštenog pristupa i drugu razinu kontrole nedeklariranih mogućnosti. Ali računala temeljena na procesorima Elbrus-4C također rade s verzijama Windows OS-a.

Tandem procesor i stolno računalo

Jedan od projekata tvrtke bio je razvoj prvog ruskog stolno računalo temeljen na procesoru Elbrus-4C. Zvao se "Workstation Elbrus-401" (gdje Workstation označava automatiziranu radnu stanicu). Model je dizajniran za ured u standardnom kućištu MiniTower. Ali može se koristiti u različitim područjima s povećanim zahtjevima za informacijskom sigurnošću.

Računalo ima 65 nm procesnu tehnologiju s radnim taktom od 800 Hz, SATA-2 i USB 2.0 priključke, predinstaliran SSD od 120 GB s mSATA sučeljem i podrškom za DDR3-1600 s ECC-om. Osnovna konfiguracija nudi 24 GB RAM-a (proširivo do 96 GB). Među značajkama Elbrus-401 ARM arhitekture mogu se istaknuti sljedeće: prisutnost 6 paralelnih radnih kanala aritmetičko-logičkih uređaja; registarska datoteka od 256 84-bitnih registara; hardverska podrška za petlje; podrška za spekulativne izračune i jednobitne predikate; naredba koja može odrediti do 23 operacije u jednom taktu pri maksimalnom kapacitetu. U računalu je također instalirana video kartica AMD Radeon 6000 serija.

Procesor nove generacije - Elbrus-8S

Procesor Elbrus-8S razvija tvrtka MCST uz sudjelovanje Instituta za elektroničke upravljačke strojeve (INEUM) nazvanog po. JE. Brooka. Arhitekturu, dizajn strujnog kruga i topologiju mikroprocesora izradili su ruski stručnjaci. Procesor ima osam jezgri s poboljšanom 64-bitnom Elbrus arhitekturom. Frekvencija takta doseže 1,3 GHz, volumen predmemorije druge i treće razine je 4 i 16 MB. Procijenjena izvedba doseže 250 GFLOPS.

Tehničke karakteristike "Elbrus-8S"

Računalo ima vlastitu Elbrus arhitekturu, koja je razvijena u MCST CJSC. Akceleratori skupa vektorskih instrukcija pomažu u bržoj enkripciji i obradi signala.

Hardver komunicira s OS-om putem vlastitog BIOS mikrokoda. Procesor je kompatibilan s Linux, FreeBSD, QNX, Windows XP distribucijama, no preporučeni operativni sustav Elbrus je baziran na Linux kernelu 2.6.33. Korištenje specijaliziranih razvojnih alata (optimizirajući kompajleri za jezike C i C++, Fortran, Java itd.) omogućuje optimizaciju programskog koda uzimajući u obzir Elbrus arhitekturu.

tvrtka se već razvija komunalije I pomoćne komponente, optimiziran za rad na procesorima. Ovo je sve - alati za rad s mrežom i periferni uređaji(uslužni programi, knjižnice opće namjene, servisi, podrška bazi podataka, grafički podsustav).

Elbrus-8S mora raditi u tandemu s KPI 2, kontrolerom perifernog sučelja ruske proizvodnje.