Een korte recensie van Elbrus OS. Elbrus-besturingssysteem en microprocessors uit de Elbrus-serie in realtime systemen aan boord Evgeniy Kravtsunov, Konstantin Trushkin

De processor heeft in maart 2014 de staatstests doorstaan Klokfrequentie 800 MHz 4 cores L2$ 8 MB, maximaal 23 bewerkingen/cyclus per core 3 kanalen DDR-geheugen interprocessorkanaal (16 GB/s) 1 IO-link-kanaal (4 GB/s) Verbeteringen in microarchitectuur Aantal transistors – 968 miljoen Vermogensdissipatie – ~45 W Technologie – 65 nm, 9 metaallagen Kristaloppervlak mm 2 Elbrus- 4S

De processor heeft de status voltooid. getest in 2014 Klokfrequentie 300 MHz, 2 Elbrus-cores L2$ 2 * 1 MB 2 DDR-interprocessorkanalen (elk 4 GB/s) 2 IO-link-kanalen (2 GB/s) Aantal transistors: 300 miljoen Vermogensdissipatie: ~20 W Technologie: 90 nm, 10 metaallagen Kristaloppervlak: 320 mm 2 Productie in de Mikron Elbrus-2SM-fabriek

KPI Klokfrequentie – 250 MHz 2 I/O-kanalen (2 * 1 GB/s). PCI-interfaces Express 1.0a x8 PCI 2.3 (33/66 MHz, 32/64 bit) Gigabit-Ethernet, 4 * SATA 2.0, 2 * USB 2.0 RS 232/485, IEEE1284, Audio, SPI, I2C, GPIO Aantal transistors - 30 miljoen Vermogensdissipatie - 5 W Technologie - 0,13 micron, 9 metaallagen Kristalgrootte - 10,6 x 10 0,6 mm

Asynchrone pre-paging Asynchrone datapaging-eenheid (AAU) Asynchrone programmaniveau 2-cache (L2$) RAM Registerbestand (RF) Hoofdprogramma Rekenkundige logische eenheden (ALU) Pre-pagingbuffer. data paging (APB) data asynchrone data-adressen Berekent adressen Oproepgegevens Beheert synchrone data paging

Topprestaties van lin.uch. loops Int (8) / FP (9) / St (2) / Ld (4) Predicaatverwerking Overdracht van controle Laden letterlijk 32/64- 4/2 + Asynchroon laden in de Russische Federatie - 4 + Adresberekening - 4 + Cyclustellerverwerking Totaal: 18/16 23

SPECIFICATIES CPU2000FP

2015: Elbrus-8S 1,3 GHz 8 cores Elbrus 250 Gigaflops L2$ 8*512KB, L3$ 16 MB 4 DDR-geheugenkanalen interprocessor. kanalen van 16 GB/s 1 kanaal IO-link (16 GB/s) 320 mm 2, 2,7 miljard transistors 28 nm, stroomverbruik ~60 W Eerste technische monsters ontvangen

2015: KPI-2 1 kanaals IO-link (16 GB/s) PCI Express 2.0 x20 3 * Gigabit Ethernet 8 * SATA * USB * GPIO... Technologie 65 nm Stroomverbruik 12 W Eerste technische monsters ontvangen

Servergebaseerd vier verwerkers Elbrus-8S 4 processoren Elbrus-8S Zuid-brug KPI-2 RAM tot 256 GB per server Interfaces: SATA 3.0 – 8 kanalen, Gigabit Ethernet – 3 kanalen, PCI Express 2.0 x20, PCI, interconnect Hoogte behuizing 1U Serververmogen – 1 Teraflops 40 Tflops in een rack Elbrus-8S server Prototype server met vier processors

Gflops SP TSMC Micron Elbrus-4S 65 nm, 4e 50GF Elbrus-8S 28 nm, 8e 250GF Elbrus-16S 16 nm, 8…16e 0,5 ... 1TF Elbrus-32S 10 nm, 32e 4TF Elbrus-4SM 65 nm, 4 i 50GF Elbrus-8SM 32 nm, 8 en 250GF Wegenkaart Elbrus-2SM 90 nm, 2e 10GF Elbrus-1C+ 40 nm, 1e + GPU 24GF De “M”-index (in groen) markeert modellen die gepland zijn voor productie in de binnenlandse Mikron-fabriek (Zelenograd)

“Protected mode”: foutcontrole tijdens uitvoering Hardware controleert programmafouten bij het werken met geheugen en garandeert de integriteit van pointers Toegang buiten de grenzen van een object (array) Toegang via pointer naar reeds vrijgemaakt geheugen van een voltooid object levenscyclus Niet-geïnitialiseerde gegevens lezen Toegang krijgen tot niet-geadresseerde gegevens alsof het een aanwijzer is Resultaat: Toename van de productiviteit van programmeurs - met een orde van grootte Mogelijkheid om betrouwbare programma's te maken die bestand zijn tegen cyberaanvallen Vertraging in programmasnelheid - ongeveer 20%

Elbrus beveiligde modus. Descriptorstructuur 32 bit40 bit32 bit24 bit8 bit Huidige positie Basisgrens Levensduur + servicebits Tags 128 bit 32 bit2 bit Gegevens of een deel van een descriptor Tags Descriptor: Tagwaarden: 00 - Niet-geïnitialiseerd 10 - Gegevens, 01 en 11 - Onderdeel van een descriptor Structuur van een machinewoord in het geheugen:

“Beveiligde modus”: foutcontrole tijdens uitvoering Uitvoering van programma’s aan gewone computer- alsof je op een snelweg rijdt met markeringen. Zolang alle programma's foutloos werken “volgens de regels”, werkt alles goed... ... maar als u de regels overtreedt, komt de veiligheid van de hele computer in gevaar. De beveiligde modus is als een scheidingsteken: het geeft “hard-wired” garanties dat alle correct werkende programma’s veilig zullen zijn

Elbrus OS maakt gebruik van de Debian-pakketstructuur. Er zijn meer dan 3000 geporteerd basispakketten uit de Debian 5.0 (Lenny) suite en vele andere, waaronder: LibreOffice 3.6 Firefox PostgreSQL 9.2 Qt 5.0 Gebaseerd op de Linux-kernel Ingebouwde real-time ondersteuning Binaire applicatievertaler: x86 Elbrus cross-architecturale virtualisatielaag, compatibel met de WINE-emulator Ontwikkeltools – C/C++/Fortran-compilers, Java-machine (OpenJDK 6)

De Russische computerindustrie is in staat oplossingen te leveren die mogelijk concurrerend zijn met de producten van 's werelds toonaangevende merken. In het microprocessorsegment – een van de technologisch meest geavanceerde en gekenmerkt door een zeer hoge instapdrempel – binnenlands bedrijf MCST staat klaar om Russische processors op de markt te brengen als alternatief voor chips van Intel en AMD. De Elbrus-computer in een van de wijzigingen die in het grootste bereik worden gepresenteerd, is een voorbeeld functioneel systeem gebaseerd op dergelijke chips. Tegelijkertijd kunnen apparaten van dit type werken onder het Elbrus-besturingssysteem, dat ook door MCST is gemaakt. Wat zijn de specifieke kenmerken van de ontwikkelde software- en hardwareoplossingen Russisch merk?

Geschiedenis van Elbrus-computers

Laten we, voordat we de details van het Elbrus-besturingssysteem en het bijbehorende type processors bestuderen, dit bestuderen belangrijkste punten geschiedenis van het binnenlandse computermerk. Voor het eerst verschenen in de jaren '70 computers die de basis legden voor de Elbrus-technologielijn. Het Institute of Precision Mechanics was betrokken bij de ontwikkeling ervan en in de jaren 80 en 90 werden de mogelijkheden van computersystemen verbeterd. Sinds de Sovjettijd is de belangrijkste consument van Elbrus-systemen het militair-industriële complex. De processors voldeden aan de strengste criteria, wat begrijpelijk is vanwege hun defensiegebruik. Het is bijvoorbeeld bekend dat Elbrus-complexen werden gebruikt in de structuur van het raketafweersysteem van het type A-135.

In 1991 werden de werkzaamheden aan het Elbrus-3-complex voltooid. Door economische moeilijkheden na de “perestrojka” was het niet mogelijk de noodzakelijke aanpassing van het complex door te voeren. In 1992 richtten de ontwikkelaars van de Elbrus-computerlijn het bedrijf MCST op en begonnen te werken aan de implementatie van een speciale microprocessorarchitectuur. Ze zijn erin geslaagd het probleem met succes op te lossen. De gecreëerde architectuur maakte het mogelijk om energie-efficiëntie en prestaties in computers te combineren.

Compatibel met Intel- en AMD-algoritmen

Het probleem van het garanderen van de compatibiliteit van Elbrus-processors met de algoritmen van x86-architectuurchips, op basis waarvan oplossingen van Intel en AMD werken, werd ook opgelost.

Dankzij deze functie kunnen moderne versies op basis van Elbrus-processors onder verschillende besturingssystemen werken, waaronder sommige versies van Windows OS.

Computermodules

Er zijn verschillende computermodules gemaakt op basis van Elbrus-chips. Laten we hun bijzonderheden eens bekijken. Bij MCST wordt onder een module verstaan een moederbord dat is uitgerust noodzakelijke interfaces. In principe is dit een kant en klare computer die alleen nog maar op een stroombron hoeft te worden aangesloten, én voorzien van het benodigde type schijfstations. Het Elbrus on-chip computersysteem is gebouwd in de volgende modules:

MVKUB/S;

Module "Monocube";

Module МВ3S/С-К.

De MVKUB/S-module bevat twee Elbrus-processors, in de rest is één chip geïnstalleerd. Het MB3S/S-K-type systeem heeft een extra flash-geheugenmodule die is ontworpen voor binaire vertaling.

Eigenlijk heeft elk van de apparaten in de lijst een ingebouwde flashdrive waarop u een besturingssysteem kunt installeren - dat wil zeggen dat de computer strikt genomen ook zonder zal functioneren moeilijk verbinden schijven.

Computersystemen

Een andere categorie apparaten die op basis van Elbrus-processors is gemaakt, zijn computersystemen. Daartoe behoren kant-en-klare computers, die het bedrijf MCST ook in een breed assortiment heeft ontwikkeld. Laten we eens kijken naar de belangrijkste oplossingen van het Russische merk.

Laptop

De lijn van computersystemen omvat een laptop waarvan de naam klinkt als "Wearable terminal NT-Elbrus S".

Het is iets groter van formaat dan het overeenkomstige type computers dat gebruikelijk is in moderne winkels, maar dit komt door hun hoge graad beveiliging. Dankzij de kenmerken van het complex kunt u er basiskantoortoepassingen op draaien.

Bureaublad

Een interessant model is de “Monocube-PC”, die kan worden geclassificeerd als een desktop. Het heeft 4 GB RAM en harde schijf met een capaciteit van 500 GB - redelijk gemiddelde marktcijfers. Bovendien kunnen ze altijd worden verhoogd. Elke monitor die dit ondersteunt VGA-interfaces of DVI.

Monoblok

Het KM4-Elbrus-monoblok is een universele computer en lijkt qua configuratie enigszins op bekende oplossingen van Apple. Het apparaat is interessant omdat het scherm een touchscreen is en ook een behoorlijke resolutie heeft: 1600 bij 900 pixels. Monoblock "KM4-Elbrus" kan ook met een andere monitor gebruikt worden.

Server

Het Elbrus-3C-complex is een krachtige server. Het is uitgerust met 16 processoren. Er is 128 GB geïnstalleerd RAM. Dit complex maakt gebruik van schijven solid-state type, evenals een netwerkcontroller optisch soort. Het ontwerp van het Elbrus-3S-complex is modulair. Hierdoor kan het worden geconfigureerd volgens de specifieke eisen van de klant.

Processor "Elbrus-4S"

De Russische computerindustrie is vooral trots op de nieuwe 4-core microprocessor Elbrus-4S. Laten we de belangrijkste kenmerken ervan bekijken. Het valt in de categorie 64-bits. Elk van de kernen werkt op 800 MHz en kan communiceren met 3 kanalen DDR3-1600 RAM. Het is mogelijk om maximaal 4 processors in één systeem te combineren algemeen complex geheugenmodules. De processor is vervaardigd volgens 65 nm-technologie. Het stroomverbruik van de chip bedraagt ongeveer 45 watt.

De totale processorprestaties wanneer alle kernen worden gebruikt, zijn ongeveer 50 gigaflops met enkele precisie of 25 gigaflops met dubbele precisie. De Elbrus-4C-chip is compatibel met binaire vertaling van codes van 's werelds toonaangevende processorfabrikanten - Intel en AMD. Wat betreft de snelheidsvergelijking Russische verwerker en oplossingen van Intel en AMD hangt veel af van de specifieke werkingsmodus van de chips. Qua nominale frequentie is de Elbrus-processor natuurlijk inferieur aan chips van 's werelds toonaangevende fabrikanten. En daarom is het, zoals experts geloven, misschien niet helemaal optimaal om populair te lanceren computerspellen. Maar het werkt volgens verschillende algoritmen, die voordelen bieden bij gebruik bij het uitvoeren van andere soorten bewerkingen.

Processor "Elbrus 8C"

Te midden van de nieuwste oplossingen van MCST - Elbrus 8C-processor. Het heeft 8 kernen. De chip is gebaseerd op een 28 nm technologisch proces - op het niveau van 's werelds toonaangevende ontwikkelingen. De processor heeft 4 MB cache op het tweede niveau en 16 MB cache op het derde niveau. De chip is compatibel met DDR3-1600 RAM-modules. De prestaties van de nieuwste processor van MCST zijn 250 gigaflops. Dit cijfer overtreft de weergegeven cijfers Intel-chip Core i7-type 4930K. De werksnelheid is ongeveer 130-140 gigaflops. Het is bekend dat deze voor de nieuwste processor van MCST wordt gemaakt aparte soort moederbord.

Het Elbrus-besturingssysteem is geïnstalleerd op computers vervaardigd door MCST. Laten we de details van het Russische besturingssysteem in meer detail bekijken.

Besturingssysteem "Elbrus": algemene informatie

besturingssysteem Elbrus is gebaseerd op de Linux-kernel in versie 2.6.33, maar er is informatie dat het de bedoeling is om de overeenkomstige kernel te upgraden naar versie 3.10.

De belangrijkste distributie voor het Russische besturingssysteem is Debian, dat zichzelf betrouwbaar heeft bewezen serveroplossing. Het Elbrus-besturingssysteem bevat ongeveer 4.000 verschillende softwarepakketten. De distributie omvat een breed scala aan tools om de werking van servers te garanderen en om problemen op te lossen die relevant zijn voor de gebruiker. De structuur van het Elbrus OS bevat dus:

Grafische interface;

Browser;

Programma's voor het werken met teksten;

Multimediaspelers;

Webserver.

Opgemerkt kan worden dat de software die op het Elbrus OS zou moeten worden gebruikt, certificering ondergaat.

Structuur van "OS Elbrus"

Het Elbrus-besturingssysteem is gebouwd met gelijktijdig gebruik open source-algoritmen die beschikbaar zijn voor wereldwijde ontwikkelaars, evenals ontwikkelingstools gemaakt door MCST-specialisten. Het tweede type component omvat een compiler die met verschillende computertalen kan werken. Elbrus OS kan, net als andere veelgebruikte besturingssystemen voor gebruikers, multitasking pc-bediening bieden.

Speciaal voor dit besturingssysteem zijn beheerconcepten ontwikkeld softwareprocessen, interrupts, synchronisatie, enz. Voor optimalisatiedoeleinden Linux-kernels Voor de taken van de Elbrus-computercomplexen werd de standaardbibliotheek die verantwoordelijk is voor rekenthreads, libpthread, gewijzigd. In plaats daarvan creëerden OS-ontwikkelaars de elpthread-bibliotheek.

Het Elbrus-besturingssysteem bevat ook de volgende handige modules:

Commandoregel, waarmee de gebruiker met het computercomplex kan werken tekstopdrachten en op een passende manier omgaan met verschillende applicaties;

Hulpmiddelen voor complexe doeleinden om het gemak van de overdracht of opslag ervan te vergroten;

Een reeks ontwikkelingstools: compilers, link-editors, debuggers, assemblers, editors, vertalers, verschillende bibliotheken, documentatietools, enz.

Een van de belangrijkste besturingssysteembibliotheken is Glibe, dat ook wordt gebruikt op andere Linux-gebaseerde besturingssystemen.

Dit zijn algemene informatie over het besturingssysteem van de Elbrus MVK. Opgemerkt kan worden dat dit besturingssysteem daarom grotendeels is ontworpen voor gebruik door militaire structuren publieke toegang, net als andere Linux-distributies, is het moeilijk te vinden.

Besturingssysteem "Elbrus" en binnenlandse verwerker type 4C - een van de vlaggenschepen van het bedrijf MCST. Echter Russische ontwikkelaar beperkt zich uiteraard niet tot het vrijgeven en ondersteunen van relevante oplossingen. Laten we eens kijken naar welke software- en hardwareproducten het merk vandaag produceert.

Het is bekend dat MCST CJSC twee basislijnen microprocessors ontwikkelt - met VLIW- en SPARC-architecturen. Wat de eerste architectuur betreft, worden op basis hiervan processors uit de MCST-R-serie en MCST-4R geproduceerd. Elbrus-chips zijn gebaseerd op de VLIW-architectuur. Computers uit de Elbrus-serie kunnen echter worden uitgerust met beide typen processors.

In totaal heeft de Russische ontwikkelaar drie belangrijke besturingssystemen gemaakt. Ten eerste is het een besturingssysteem van het type OSL_3M1, geoptimaliseerd voor de Elbrus-3M1-complexen. Ten tweede is dit OSL_90, gemaakt voor het microcomplex Elbrus-90. Ten derde is dit OS_E90, dat is gebaseerd op de besturingssysteem Solaris-systeem in versie 2.5.1. De eerste twee besturingssystemen worden vaak gecombineerd onder één naam: Elbrus OS. Ook is bekend dat er een speciale versie van het besturingssysteem wordt ontwikkeld voor de nieuwste 8C-processor, die we hierboven noemden.

Een interessant feit is dat de namen van de processors kant-en-klare oplossingen en OS, ontwikkeld door MCST, is vrijwel identiek aan het ElbRUS-lokalisatiesysteem, populair in de jaren 2000 onder gebruikers van computers gebaseerd op het EPOC OS. Volgens sommige bronnen werd dit het prototype van Symbian. De mogelijkheden van het ElbRUS-lokalisatiesysteem maakten indruk op veel liefhebbers van het overeenkomstige type apparaat. Gegevens die de continuïteit van de twee merken zouden aantonen, werden echter niet beschikbaar gesteld aan het grote publiek.

Vooruitzichten voor het gebruik van Elbrus OS

De belangrijkste consument van MCST-ontwikkelingen vandaag de dag is, zoals we aan het begin van het artikel opmerkten, het militair-industriële complex. Daarom zullen software- en hardwareoplossingen van het Russische merk hoogstwaarschijnlijk met voorrang door militaire structuren worden gekocht. De ontwikkelingen van het MCST-bedrijf in kwestie kunnen het proces van importsubstitutie in een aantal IT-segmenten faciliteren. Dit kan relevant zijn voor systemen die een hoog beveiligingsniveau vereisen.

IN dit aspect computermodules ontwikkeld door MCST hebben een onderscheidend kenmerk: belangrijkste componenten, die deel uitmaken van hun structuur, over de nodige documentatie beschikken en, indien nodig, controles ondergaan in de bevoegde structuren. Er wordt verwacht dat computers op basis van chips uit de Elbrus 4C- en 8C-serie niet alleen in de militaire sfeer in trek zullen zijn, maar ook onder civiele consumenten.

Besturingssysteem (OS)- het belangrijkste onderdeel software elk computercomplex (VC). OS is een complex van besturings- en verwerkingsprogramma's, die enerzijds fungeren als interface tussen de apparaten van het computercomplex en applicatieprogramma's en aan de andere kant - zijn bedoeld voor het besturen van VC-apparaten, computerprocessen, efficiënte distributie van computerbronnen tussen computerprocessen en organisatie van betrouwbaar computergebruik.

Het bedrijf MCST heeft een besturingssysteem voor VK met SPARC- en Elbrus-architectuur gemaakt, onderhouden en voortdurend ontwikkeld Besturingssysteem "Elbrus". Het is gebaseerd op de kernel Linux 2.6.33. Elbrus OS biedt multitasking- en multi-user-modi. Er zijn speciale procescontrolemechanismen voor ontwikkeld, virtueel geheugen, interrupts, signalen, synchronisatie, ondersteuning voor getagde berekeningen.

Om de VC uit de Elbrus-serie in een aantal kritische systemen te kunnen gebruiken, is er fundamenteel transformatiewerk verricht Linux-besturingssysteem naar een besturingssysteem dat de real-time modus ondersteunt, waarvoor de huidige optimalisaties in de kernel zijn geïmplementeerd. Terwijl u in realtime werkt, kunt u instellen verschillende modi het verwerken van externe interrupts, planningsberekeningen, uitwisselingen met schijfstations en enkele andere.

Het Elbrus-besturingssysteem bevat basisondersteuningstools voor de gebruikersinterface:

Interface-ondersteuningstools opdrachtregel(dezelfde “console”). Geef de operator de mogelijkheid om met VK in tekstmodus te werken met behulp van een reeks opdrachten en ontvangst sms-berichten van het besturingssysteem en gelanceerde applicaties;
Archiveringstools voor het combineren van een aantal bestanden in één enkel archief of een reeks archieven (inclusief datacompressie), wat een gemakkelijke overdracht via communicatiekanalen of opslag garandeert;
Hulpmiddelen voor softwareontwikkeling. Softwareontwikkeling en ondersteuningsproces verzorgen. Dit zijn assemblers, vertalers, compilers, linkers (linkeditors), assemblers, preprocessors, debuggers, teksteditors, subroutinebibliotheken, versiebeheertools, documentatietools;
Hulpmiddelen voor taakplanning: hiermee kunt u aan het besturingssysteem opgeven welke acties, op welk tijdstip en met welke frequentie moeten worden uitgevoerd.

Naast de basistools zijn er een aantal tools in de gebruikersinterface geïntroduceerd die het maken van functionele software ondersteunen.

Grafische ondersteuningstools gebruikersinterface basiscomponenten bevatten grafisch systeem Xorg, evenals een reeks verschillende ondersteunende bibliotheken, waaronder GTK+ en Qt.

De basis van het besturingssysteem is de bibliotheek. Glibc - (GNUCBibliotheek) - gratis gedistribueerde bibliotheek MET. Biedt systeemoproepen en basisfuncties zoals open, malloc, afdrukkenf enz. Bibliotheek C gebruikt voor alle dynamisch gekoppelde programma's. Glibc gebruikt op systemen met veel verschillende besturingssystemen en op verschillende architecturen. Meestal Glibc gebruikt op x86-machines met besturingssysteem Linux. Architecturen worden ook officieel ondersteund SPARC en "Elbrus".

Bibliotheek glibc, geleverd als onderdeel van het Elbrus OS, is gebaseerd op GNU glibc versie 2.7. Het bestaat uit twee delen:

header-bestanden, die typen en macro's definiëren en variabelen en functies declareren;
de eigenlijke bibliotheek of archief dat definities van variabelen en functies bevat. Het bestaat uit verschillende bestanden, waarvan de functies worden gecombineerd volgens een bepaald kenmerk (bijvoorbeeld libm.a - een archief met wiskundige functies).

Er is een compacte bibliotheek beschikbaar ter ondersteuning van programma's die in de beveiligde modus worden uitgevoerd. libmcst , dat geheugenfuncties en I/O-ondersteuning biedt op libc core-bibliotheekniveau.

Ingebouwd in de kern van het Elbrus-besturingssysteem een reeks in(ICSI) tegen ongeautoriseerde toegang (NSD). De volledige werking van het Elbrus OS ICSI zou het vereiste niveau van informatiebescherming moeten bieden tegen ongeoorloofde toegang wanneer de computer werkt als onderdeel van gespecialiseerde geautomatiseerde systemen. KSZI wordt geïmplementeerd met behulp van systeemoproepen, subroutinebibliotheken, systeemconfiguratie.

KSZI van NSD OS "Elbrus" biedt de mogelijkheid om tools te gebruiken computertechnologie(SVT) serie "Elbrus" als onderdeel van de VK voor het bouwen van geautomatiseerde systemen. In dit geval SVT:

a) voldoen aan de vereisten van de 2e klasse van bescherming tegen NSD van de RD State Technical Commission onder de president van de Russische Federatie;

b) certificering van HIF SVT op het tweede niveau van controle over niet-aangegeven capaciteiten toestaan, in overeenstemming met het KB van de Technische Staatscommissie onder de president van de Russische Federatie

Voor ondersteuning voor bestaande gebruikers gaat door ondersteuning voor Elbrus OS-distributies met kern Linux 2.6.14. Naast Elbrus OS levert en ondersteunt MCST Besturingssysteem WSWS met kern Linux 2.4.25 voor VC "Elbrus-90micro" en OS MSVS met kernel Linux 2.6.14 voor VK "Elbrus-3M1". De Elbrus-90micro VK-serie ondersteunt ook het OS_E90-besturingssysteem op basis van Solaris 2.5.1.

Het bedrijf ZAO "MCST" lanceerde een pilotbatch universele microprocessorenElbrus-8S. Berekend werkfrequentie chip - 1,3 GHz, productietechnologie - 28 nm, rekenkracht bedraagt 250 gigaflops. De ontvangst van voltooide monsters van microschakelingen wordt verwacht in oktober 2014.

Microprocessor Elbrus-8S - volledig Russische ontwikkeling. Het microprocessorkristal is ontworpen met behulp van 28 nm-technologie en heeft 8 processorkernen met verbeterde 64-bit Elbrus 3e generatie architectuur, Level 2 cache totaalvolume 4 megabytes en 3e niveau met een capaciteit van 16 megabytes.

Op basis van de Elbrus-8S-microprocessor is het de bedoeling om de massaproductie te organiseren van servers, werkstations en andere computerapparatuur bedoeld voor gebruik in overheidsinstellingen en bedrijfsstructuren die hogere eisen stellen informatiebeveiliging, evenals voor gebruik op het gebied van high-performance computing, signaalverwerking en telecommunicatie. Eind 2014 zullen technische monsters worden vervaardigd van een server met 4 processors op basis van Elbrus-8C-processors met een prestatie van 1 teraflops.

Binnenlandse architectuur Elbrus is ontwikkeld in Rusland en heeft er een aantal unieke kenmerken. Deze omvatten:

de mogelijkheid om tot 25 bewerkingen op elke kern per machinecyclus uit te voeren, wat zorgt voor hoge prestaties bij een gematigde klokfrequentie;

dynamische binaire vertaaltechnologie die een efficiënte uitvoering mogelijk maakt van applicaties en besturingssystemen die worden gedistribueerd binaire codes x86, ook in multi-threaded modus;

ondersteuning voor een veilige computermodus met speciale hardwarecontrole van de integriteit van de geheugenstructuur, wat een hoog niveau van informatiebeveiliging mogelijk maakt voor softwaresystemen die er gebruik van maken.

Het basisbesturingssysteem voor het Elbrus-platform is Elbrus OS, gebouwd op de Linux-kernel. Het platformprogrammeersysteem ondersteunt de talen C, C++, Java, Fortran-77, Fortran-90.

Bron: sdelanounas.ru

Besturingssysteem Elbrus

Besturingssysteem (OS)– het belangrijkste onderdeel van de software van elk computercomplex (CC). OS is een reeks besturings- en verwerkingsprogramma's die enerzijds fungeren als een interface tussen complexe computerapparaten en applicatieprogramma's, en anderzijds zijn ontworpen om computerapparaten en computerprocessen te besturen en computerbronnen effectief te verdelen tussen computerprocessen en het organiseren van betrouwbaar computergebruik.

Het bedrijf MCST heeft een besturingssysteem voor VK met SPARC- en Elbrus-architectuur gemaakt, onderhouden en voortdurend ontwikkeld Besturingssysteem "Elbrus". Het is gebaseerd op de kernel Linux 2.6.33. Elbrus OS biedt multitasking- en multi-user-modi. Er zijn speciale mechanismen voor het beheer van processen, virtueel geheugen, interrupts, signalen, synchronisatie en ondersteuning voor getagde berekeningen ontwikkeld.

Om de VC uit de Elbrus-serie in een aantal kritieke systemen te kunnen gebruiken, is er fundamenteel werk verricht om het besturingssysteem te transformeren Linux naar een besturingssysteem dat dit ondersteunt harde realtime-modus, waarom op de basis standaard bibliotheek beheer van berekeningsstromen en synchronisatie libpthread onze eigen geoptimaliseerde bibliotheek is gemaakt eldraad . Tijdens real-time werking kunt u verschillende modi instellen voor het verwerken van externe interrupts, het plannen van berekeningen, uitwisselingen met schijfstations en enkele andere.

Het Elbrus-besturingssysteem bevat basisondersteuningstools voor de gebruikersinterface:

Hulpmiddelen ter ondersteuning van de opdrachtregelinterface (dezelfde “console”). Geef de operator de mogelijkheid om met VK in tekstmodus te werken met behulp van een reeks opdrachten en het ontvangen van tekstberichten van het besturingssysteem en gelanceerde applicaties;
Archiveringstools voor het combineren van een aantal bestanden in één enkel archief of een reeks archieven (inclusief datacompressie), wat een gemakkelijke overdracht via communicatiekanalen of opslag garandeert;
Hulpmiddelen voor softwareontwikkeling. Softwareontwikkeling en ondersteuningsproces verzorgen. Dit zijn assemblers, vertalers, compilers, linkers (linkeditors), assemblers, preprocessors, debuggers, teksteditors, subroutinebibliotheken, versiebeheertools, documentatietools;
Hulpmiddelen voor taakplanning: hiermee kunt u aan het besturingssysteem opgeven welke acties, op welk tijdstip en met welke frequentie moeten worden uitgevoerd.

Naast de basistools zijn er een aantal tools in de gebruikersinterface geïntroduceerd die het maken van functionele software ondersteunen.

GUI-ondersteuningstools bevatten de basiscomponenten van het grafische systeem Xorg, evenals een reeks verschillende ondersteunende bibliotheken, waaronder GTK+ en Qt.

De basis van het besturingssysteem is de bibliotheek. Glibc – (GNUCBibliotheek) – gratis gedistribueerde bibliotheek MET. Biedt systeemoproepen en basisfuncties zoals open, malloc,afdrukkenf enz. Bibliotheek C gebruikt voor alle dynamisch gekoppelde programma's. Glibc gebruikt op systemen met veel verschillende besturingssystemen en op verschillende architecturen. Meestal Glibc gebruikt op x86-machines met besturingssysteem Linux. Architecturen worden ook officieel ondersteund SPARC en "Elbrus".

Bibliotheek glibc, geleverd als onderdeel van het Elbrus OS, is gebaseerd op GNU glibc versie 2.7. Het bestaat uit twee delen:

header-bestanden, die typen en macro's definiëren en variabelen en functies declareren;
de eigenlijke bibliotheek of archief dat definities van variabelen en functies bevat. Het bestaat uit verschillende bestanden, waarvan de functies worden gecombineerd volgens een bepaald kenmerk (bijvoorbeeld libm.a - een archief met wiskundige functies).

Ingebouwd in de kern van het Elbrus-besturingssysteem een reeks in(ICSI) tegen ongeautoriseerde toegang (NSD). De volledige werking van het Elbrus OS ICSI zou het vereiste niveau van informatiebescherming moeten bieden tegen ongeoorloofde toegang wanneer de computer werkt als onderdeel van gespecialiseerde geautomatiseerde systemen. ICSI wordt geïmplementeerd met behulp van systeemaanroepen, subroutinebibliotheken en systeemconfiguratie.

KSZI van NSD OS "Elbrus" biedt de mogelijkheid om computertechnologie (CT) uit de "Elbrus"-serie te gebruiken als onderdeel van een computer voor het bouwen van geautomatiseerde systemen met beveiligingsklassen tegen niet-intrusieve activiteit 3A, 2A, 1B, 1A en lager, volgens de bestuursdocumenten van de Technische Staatscommissie onder de president van de Russische Federatie. In dit geval SVT:

a) voldoen aan de vereisten van de 2e klasse van bescherming tegen NSD van de RD State Technical Commission onder de president van de Russische Federatie;

Onder de trotse naam "Elbrus" werd een serie supercomputers uitgebracht, ontwikkeld door de Sovjet-wetenschapper Vsevolod Sergejevitsj Burtsev (jaren 70-80).).

Deze computers introduceerden een aantal innovaties in de computertheorie, zoals superscalariteit (het verwerken van meer dan één instructie per klokcyclus), de implementatie van veilig programmeren met hardwaregegevenstypen, parallelle verwerking meerdere instructies. Maar belangrijkste kenmerk Sovjet-supercomputers waren gericht op talen hoog niveau. De Sovjet-Amerikaanse wetenschapper Vladimir Mstislavovich Pentkovsky, die deelnam aan de ontwikkeling van Elbrus, creëerde taal op hoog niveau programmeren van El-76.

Naast het verbeteren van de reikwijdte van Sovjet-computermachines, werd de computer de basis voor de creatie van 64-bit universele microprocessors "Elbrus 4-C" en de volgende generatie "Elbrus 8-C". Ze verwaterden de Amerikaanse markt fabrikanten Intel, AMD en IBM. Lokale ontwikkeling en de productie van processors werd gedreven door de noodzaak om eigen oplossingen te vinden voor de defensie-industrie, waar het gebruik van huishoudelijke apparaten wenselijker is.

Geschiedenis van ontwikkeling

De ontwikkeling van de Elbrus-computerarchitectuur begon in de jaren '70 bij ITMiVT im. Lebedeva. De ontwikkelaars stonden voor de taak een computersysteem te creëren met een prestatie van 100 miljoen op/s. Burtsev werkte aan het computerbesturings- en ontwerpsysteem en werd de hoofdontwerper van het project.

In 1980 Elbrus-1 met algemene prestaties 15 miljoen op/s hebben met succes staatstests doorstaan. Dit was de eerste computer in de Sovjet-Unie die op basis van TTL-microschakelingen werd gebouwd. Een bijzonder kenmerk van de machine was de schaalbare architectuur, die ondersteund werd gelijktijdig werken maximaal 10 processoren. RAM bereikte 64 MB (220 machinewoorden). De organisatie van de gegevensstroomoverdracht tussen randapparatuur en RAM werd uitgevoerd met behulp van speciale verwerkers IO Er konden ongeveer vier vergelijkbare processors in het systeem zitten, en dat hadden ze ook eigen geheugen, parallel werkend met de centrale processor.

Elbrus-1 werd in veel militaire systemen gebruikt: raketverdediging, Space Control Center, enz.

De volgende fase in de ontwikkeling van de Elbrus-computer was de overdracht van de architectuur van het eerste model naar het nieuwe element basis. Zo ontstond Elbrus-2, gebaseerd op de ELS geïntegreerde schakelingen. De productiviteit bereikte 125 miljoen op/s. De hoeveelheid RAM is ook toegenomen: tot 144 MB. De klokfrequentie bereikte 20 MHz.

In 1985 werd Elbrus-2 gelanceerd in massaproductie. Het werd gebruikt in gebieden waar grote berekeningen nodig waren. De computer werd ook actief gebruikt in de defensie-industrie, in het Space Flight Control Center en in nucleaire onderzoekscentra (in Arzamas-16, in Chelyabinsk-70). Sinds 1991 werkt de computer in het A-135 raketafweersysteem en bij andere militaire installaties.

Naast supercomputers werden er ook computers geproduceerd algemeen doel"Elbrus 1 KB" (1988). Deze machines vervingen BESM-6 waarmee ze volledige achterwaartse softwarecompatibiliteit hadden. Het werd aangevuld met een nieuwe bedieningsmodus met grotere bitdiepte van cijfers en adressen.

Vergelijkende kenmerken van BESM-6 en Elbrus 1-KB

De volgende werd uitgebracht "Elbrus-3", waarin de ontwikkelaars voor het eerst de "post-superscalaire" aanpak implementeerden. Deze computer is ontwikkeld van 1986 tot 1994. medewerkers van ITMiVT onder leiding van de Sovjet-wetenschapper Boris Artashesovich Babayan.

Elbrus-3 werd niet in massaproductie genomen, maar de architectuur ervan werd de basis voor de ontwikkeling van de Elbrus 2000- en Elbrus-3M1-microprocessors.

De Elbrus-serie werd gewaardeerd door de Sovjetleiding. De ontwikkelaars Babayan, Burtsev en Bardizh ontvingen prijzen en bestellingen. De overige deelnemers aan het werk ontvingen ook staatsprijzen.

Tijdperk van MCST-processors

Het Russische bedrijf MCST werd in 1992 opgericht op basis van het Elbrus-3 ontwikkelingsteam. Het werd de rechtsopvolger van het Moskouse Centrum voor SPARC Technologies LLP (vandaar de naam MCST). De afkorting SPARC is afkomstig van de hoofdpartner van MCST, het Amerikaanse bedrijf Sun Microsystems, dat reclame maakt voor computers met SPARC-architectuur.

MCST produceerde microprocessors met SPARC-architectuur (MCST-R100, MCST-R150, MCST-R500 en MCST-R500S) en creëerde op basis daarvan computersystemen. Maar in 2007 werd de gelijknamige Elbrus-processor uitgebracht. De piekprestaties van het apparaat in de 64-bitsmodus bereikten 2,4 GFLOPS. De bedrijfsklokfrequentie was 300 MHz. De processor had 75,8 miljoen transistors. Vermogensdissipatie 6 W.

Op basis van de processor werd het computercomplex Elbrus-3M1 ontwikkeld, gebruikt voor de defensie-industrie. Dit complex werd voorzien van een beveiligd besturingssysteem MSVS-E (Mobiel Systeem van de Krijgsmacht), gebaseerd op Linux-versies 2.6.14. Elbrus-3M1 was achterwaarts compatibel met de eerste en tweede Elbrus.

Het computercomplex had twee opties ontwerp- server, die kan worden gebruikt als desktop- en CompactPCI-versie (systeembus). De serverversie was gebaseerd op het apparaat van de UV 3M1-computer. In het geval van CompactPCI bezette Elbrus-3M1 twee modules van het Euromechanics 6U-formaat. De uitrusting voor beide versies was uitgerust met netwerkapparatuur voor ultrasnelle uitwisselingen met vergelijkbare computersystemen.

In 2010 werd op de tentoonstellingen ChipEXPO-2010 en Softool het Elbrus-S systeem-op-chip aan het publiek gepresenteerd. IN deze verwerker het aantal transistors nam toe - tot 218 miljoen. Ook nam de klokfrequentie toe tot 500 MHz en nam toe topprestaties: Maximaal 4 GFLOPS in 64-bits en maximaal 8 GFLOPS in 32-bits modi.

Samen met Elbrus-S werd een controller gepresenteerd perifere interfaces(KPI).

In 2011 presenteerde MCST dual-coreprocessor volgende generatie Elbrus-2C+. Naast 2 hoofdkernen (Elbrus-architectuur), werkend op een klokfrequentie van 500 MHz, bevatte het model ook 4 extra kernen met ingebouwde digitale signaal processor(Multicor-architectuur). Aan de processor is een in-/uitvoerkanaal toegevoegd, waarmee het mogelijk is om nog een KPI aan te sluiten. Elbrus-2C+ heeft ook ondersteuning voor DDR2-geheugen toegevoegd effectieve frequentie 800 MHz. De processorprestaties zijn verbeterd: tot 28 GFLOPS in 32-bits modus. Het aantal transistors bereikte 368 miljoen.

De ontwikkelaars hebben een versie van de C-taalcompiler geïmplementeerd om de code voor de DSP-kernen te reproduceren en een efficiënte interactie tussen het hoofdprogramma op de computer tot stand te brengen. CPU-kernen en acties op de DSP.

Volgens de berekeningen van de makers zou Elbrus-2C+ worden gebruikt in digitale intelligente signaalverwerkingssystemen (radars, beeldanalysatoren, enz.). Maar de processors bleken daar beter op aangepast civiele taken. Kraftway lanceerde bijvoorbeeld een testreeks van alles-in-één computers op basis van Elbrus-2C+ kristallen.

Processor "Elbrus-4S"

In april 2014 introduceerde het bedrijf verbeterde quad-core Elbrus-4C-processors.

Technische kenmerken van "Elbrus-4S"

Allereerst moet je letten op de overgang van de processorproductie naar 65 nm proces. De klokfrequentie is ook toegenomen, doorvoer RAM-kanalen. Deze en andere verbeteringen hebben de prestaties van nieuwe processors aanzienlijk verbeterd. Elke kern kan maximaal 23 bewerkingen uitvoeren in één klokcyclus. Bij drijvende-kommabewerkingen: maximale theoretische prestaties vier kernen is ongeveer 50 GFLOPS enkele precisie en 25 GFLOPS dubbele precisie. Als we het vergelijken met het vorige Elbrus-2C+-model, dan is het in de 64-bitsmodus ruim drie keer hoger. In de nieuwe processor heeft een complexer kristal, dat 986 miljoen transistors bevat, een bruikbaar oppervlak van 380 mm2.

MCST-specialisten hebben speciaal voor de vrijgegeven processor hun eigen besturingssysteem "Elbrus" gemaakt. Het besturingssysteem is gebaseerd op de Linux-kernelversie 2.6.33. Het bevat meer dan 3.000 softwarepakketten (van de Debian 5.0-distributie) en heeft een pakketbeheerder. Ingeschakeld volledige set ontwikkelaarstools, waaronder optimalisatiecompilers voor programmeertalen op hoog niveau C, C++, Fortran-77 en Fortran-9.

Elbrus OS is gecertificeerd voor de tweede klasse van bescherming tegen ongeoorloofde toegang en het tweede niveau van controle over niet-aangegeven mogelijkheden. Maar computers op basis van Elbrus-4C-processors werken ook met versies van Windows OS.

Tandemprocessor en desktopcomputer

Een van de projecten van het bedrijf was de ontwikkeling van de eerste Rus desktopcomputer gebaseerd op de Elbrus-4C-processor. Het heette “Workstation Elbrus-401” (waar Workstation staat voor geautomatiseerd werkstation). Het model is ontworpen voor een kantoor in een standaard MiniTower-koffer. Maar het kan erin gebruikt worden verschillende gebieden met toenemende eisen op het gebied van informatiebeveiliging.

De computer beschikt over een 65 nm-procestechnologie met een kloksnelheid van 800 Hz, SATA-2- en USB 2.0-poorten, een vooraf geïnstalleerde 120 GB SSD met een mSATA-interface en ondersteuning voor DDR3-1600 met ECC. De basisconfiguratie biedt 24 GB RAM (uitbreidbaar tot 96 GB). Onder de kenmerken van de architectuur "Workstation Elbrus-401" kan het volgende worden benadrukt: de aanwezigheid van 6 parallelle bedieningskanalen van rekenkundig-logische apparaten; registerbestand van 256 84-bit registers; hardwareondersteuning voor lussen; ondersteuning voor speculatieve berekeningen en predikaten van één bit; een commando dat maximaal 23 bewerkingen in één klokcyclus bij maximale capaciteit kan specificeren. Er is ook een videokaart in de computer geïnstalleerd AMD Radeon 6000 serie.

Nieuwe generatie processor - Elbrus-8S

De Elbrus-8S-processor wordt ontwikkeld door het bedrijf MCST met medewerking van het genoemde Institute of Electronic Control Machines (INEUM). IS. Brooka. De architectuur, het circuitontwerp en de topologie van de microprocessor zijn gemaakt door Russische specialisten. De processor heeft acht kernen met een verbeterde 64-bit Elbrus-architectuur. De klokfrequentie bereikt 1,3 GHz, het volume van het cachegeheugen op het tweede en derde niveau is 4 en 16 MB. Geschatte prestaties bereiken 250 GFLOPS.

Technische kenmerken van "Elbrus-8S"

De computer heeft een eigen Elbrus-architectuur, die is ontwikkeld bij MCST CJSC. Vector-instructiesetversnellers helpen de codering en signaalverwerking sneller te maken.

De interactie van de hardware met het besturingssysteem vindt plaats via zijn eigen BIOS-microcode. De processor is compatibel met Linux-, FreeBSD-, QNX- en Windows XP-distributies, maar het aanbevolen Elbrus-besturingssysteem is gebaseerd op de Linux-kernel 2.6.33. Het gebruik van gespecialiseerde ontwikkelingstools (optimalisatie van compilers voor C- en C++-talen, Fortran, Java, enz.) maakt het mogelijk om de programmacode te optimaliseren, rekening houdend met de Elbrus-architectuur.

het bedrijf is al in ontwikkeling nutsvoorzieningen En hulpcomponenten, geoptimaliseerd voor gebruik op processors. Dit zijn allemaal hulpmiddelen voor het werken met het netwerk en randapparatuur(hulpprogramma's, bibliotheken voor algemene doeleinden, services, databaseondersteuning, grafisch subsysteem).

Elbrus-8S moet samenwerken met KPI 2, een in Rusland gemaakte randinterfacecontroller.