Elbrus (familia de calculatoare)

Elbrus  este o serie de supercalculatoare sovietice și rusești dezvoltate la Institutul de Mecanică Fină și Inginerie Calculatoare (ITMiVT) în anii 1970 și 1980 sub conducerea lui Vsevolod Sergeevich Burtsev . Producția a fost efectuată la Uzina Electromecanică Zvezda Zagorsk (ZEMZ) . Arhitectura lui Elbrus-3, a cărei dezvoltare a început la sfârșitul anilor 1980, a fost fundamental diferită de modelele anterioare. Prototipul Elbrus-3 a fost testat, dar nu a fost pus în producție de masă.

Modele de serie

Elbrus-1

Complexul de calculatoare multiprocesor (MCC) „Elbrus-1”  - dezvoltat în 1973-1979, predat comisiei de stat în 1980. Construit pe baza de microcircuite TTL . Productivitate - până la 12 milioane op/s în configurația E1-10 cu zece procesoare [1] . Designerul șef al seriei este Vsevolod Sergeevich Burtsev .

Elbrus-2

MVC "Elbrus-2"  - dezvoltat în 1977-1984, dat în funcțiune în 1985. Performanță pe 10 procesoare (dintre care 2 au fost considerate redundante) - 125 milioane op/s [2] . Construit pe baza circuitelor integrate ESL IS-100 (asemănător cu seria Motorola 10000), datorită consumului mare de energie, a necesitat un sistem de răcire puternic. Potrivit lui Boris Babayan, au fost produse în total până la 200 de mașini Elbrus-2 cu un număr diferit de procesoare [3] .

Folosit în controlul radarului „Don-2H” [4] [5] .

Potrivit informațiilor „ Stelei Roșii ” din 1 martie 2001, Elbrus-2 este utilizat în „sistemul de apărare antirachetă de a doua generație, MCC, Arzamas-16 și Chelyabinsk-70 ” [6] .

Folosit în sistemul de apărare antirachetă de la Moscova A-135 [7] .

• CPU
  • Găzduit în trei dulapuri
  • Sistem de comandă - se folosește notația poloneză neadresată, stivă, inversă
  • Frecvența ceasului - 20 MHz
  • Capacitate de amestec Gibson-3 - 12,5 milioane op/sec
• Berbec
  • organizare logică - etichetat, paginat (dimensiunea paginii - 512 cuvinte)
  • fizic - până la 16 milioane de cuvinte (adresare fizică pe 24 de biți) cu o dimensiune de 80 de biți (din care 8 control), volum echivalent - 144 MB
  • construit pe cipuri DRAM ZU565RUZV (16K * 1)
  • se folosește intercalarea pe trei niveluri [8]
• Memorie externă [9]
  • Pe tobe magnetice  - de la 8,5 la 136 MB
  • Pe discuri magnetice amovibile  - de la 34 la 700 MB
  • Pe bandă magnetică  - de la 70 la 560 MB

Elbrus-1K2 și Elbrus-B

Elbrus-1K2 (cunoscut și ca SVS [10] [11] argou pentru „System Reproducing System” [10] ) a fost dezvoltat pe baza componentelor și tehnologiilor Elbrus-2 pentru a înlocui BESM-6. A păstrat compatibilitatea completă cu software-ul cu predecesorul său. Au fost produse aproximativ 60 de mașini. [12]

„ Elbrus-B ” (sau „Elbrus-1K-B” ) este un procesor în virgulă mobilă pe 64 de biți cu o extensie a sistemului de instrucțiuni, care include lucrul cu octeți. Element de bază, similar cu „Elbrus 1-K2” și „Elbrus-2”, dar un sistem independent de intrare-ieșire (fără un procesor I/O) și o opțiune de configurare multi-mașină. Designer șef - M. V. Tyapkin.

Elbrus-3

MVC "Elbrus-3"  - a fost dezvoltat în 1986-1994 de un grup de angajați ai Institutului de Mecanică Fină și Inginerie Calculatoare sub conducerea lui B. A. Babayan pe baza unor idei arhitecturale complet noi. MVC Elbrus-3 trebuia să conțină 16 procesoare superscalare cu un sistem de instrucțiuni VLIW . Nu a fost pus în producție.

Arhitectura Elbrus-3 a fost dezvoltată în continuare în arhitectura microprocesoarelor Elbrus 2000 și Elbrus-3M1 . [13]

Elbrus-3-1

Designerul A. A. Sokolov . În 1993, prima etapă a testelor de stat „Elbrus-3-1”  - MCP ( procesor transportor modular ) ( Premiul S. A. Lebedev al Academiei Ruse de Științe ) a fost finalizată cu succes. În MCP, ideea principală a fost posibilitatea conectării procesoarelor cu diferite specializări (prelucrare radar, procesare structurală, transformate rapide Fourier etc.). MCP avea mai multe contoare de comandă, astfel încât putea gestiona mai multe fluxuri de comandă. Până la patru fluxuri de instrucțiuni au fost executate simultan pe un singur câmp de memorie din procesor.

Arhitectura Elbrus-1,2

Principala diferență a sistemului Elbrus este concentrarea sa asupra limbilor de nivel înalt din anii 1980. Nu există limbaje de asamblare în sistem. Limbajul de bază este Autocode Elbrus El-76 (autorul V. M. Pentkovsky ), în care este scris software-ul la nivel de sistem (OSPO), este limbajul clasei Algol . Seamănă cu limba Algol-68. Principala diferență este legarea de tip dinamic , care este acceptată de hardware. În timpul compilării, programul El-76 a fost tradus în comenzi non-operanzi ale arhitecturii stivei.

Principala diferență între arhitectura Elbrus și majoritatea sistemelor existente este utilizarea etichetelor. În sistemul Elbrus, fiecare cuvânt de memorie are, pe lângă partea de informații care conține elementul de date, și o parte de control - eticheta elementului, pe baza căreia hardware-ul procesorului selectează dinamic varianta de funcționare dorită și controlează tipurile de operanzi . .

Principii foarte asemănătoare: Algol ca limbaj de control și sistem de etichetare a fost folosit în computerul B5000 Arhivat 30 noiembrie 2018 la Burroughs Corporation Wayback Machine . A fost o glumă printre utilizatorii Elbrus: să numească sistemul „El-Burroughs”.

Tipuri de date elementare

• numere întregi de două formate - un cuvânt (64 de biți) și o jumătate de cuvânt (32 de biți)
• numere reale de trei formate - cuvânt, jumătate de cuvânt și cuvânt dublu (128 de biți)
• seturi - o generalizare a tipurilor de date de limbaj bool (boolean), char (caracter), alfa (un șir scurt plasat într-un cuvânt), bytes (o secvență de octeți ai unui cuvânt)

Managementul memoriei

Hardware-ul și sistemul de operare implementează un mecanism flexibil de gestionare a memoriei virtuale (numit „matematic” în documentație). Programatorului i se oferă posibilitatea de a descrie matrice de până la 220 de elemente în dimensiune. Formate de elemente de matrice permise: bit, cifră (4 biți), octet, jumătate de cuvânt (32 de biți), cuvânt (64 de biți), cuvânt de precizie dublă (128 de biți). Fiecare problemă are 232 de cuvinte.

Software

• Sistem de operare, sistem de fișiere, sistem de programare El-76 , componente multilingve OSPO - ITMiVT
• Fortran , Kobol , PL/1 , filiala Algol  - Novosibirsk a ITMiVT (acum [14] JSC „ Institutul de sisteme de programe din Novosibirsk ”)
• Pascal , KLU, ABV, REFAL , Snobol -4, Diashag, Fort  - Universitatea Leningrad , 1986 (Funcționează sub control OSPO. Există mijloace de comunicare cu proceduri pe El-76).
• Sistem de programare inteligent MIS, Lisp — Institutul de Cibernetică al Academiei de Științe a URSS
• Simula-67  – Universitatea Rostov

Evoluții MCST

Elbrus-90micro

Elbrus-90micro este un sistem informatic bazat pe microprocesoare din seria MCST-R cu arhitectura SPARC .

Elbrus-3M

Complexul de calculatoare Elbrus-3M1 a fost creat pe baza procesorului VLIW cu arhitectura Elbrus 2k de la compania MCST [15] . Emulează setul de instrucțiuni x86 în modul de compilare binar ; vine cu sistemul de operare MCVS-E ( bazat pe Linux 2.6.14), un sistem de programare cu un compilator de optimizare , un sistem de compilare binar, un sistem de programe de testare și diagnosticare, instrumente pentru asigurarea compatibilității software cu sistemele de calcul multiprocesor Elbrus-2 (MVK) și „Elbrus-1”. A trecut testele de stat [16] .

În testul SPEC, Elbrus cu o frecvență de ceas de 300 MHz în modul de compatibilitate cu platforma x86 a depășit Pentium III 500 MHz.

S-a presupus că în 2008 vor fi construite 100 de servere Elbrus-3M pentru industria de apărare. Performanța teoretică a unui sistem cu procesor dublu care rulează la 300 MHz este de 4,8 Gflops (dublu pe 64 de biți) - pentru comparație, un procesor Intel Core 2 Duo la 2,4 GHz = 19,2 Gflops (dublu pe 64 de biți), Itanium 2 dual-core 1,66 GHz - 13,2 Gflops (dublu pe 64 de biți), Sandy Bridge quad-core 3,8 GHz = 121,6 Gflops (dublu pe 64 de biți). Procesoarele Elbrus au o suprafață de 189 mm² , sunt fabricate folosind tehnologia de 130 nm și conțin 75,8 milioane de tranzistori. Arhitectura originală E2K permite până la 23 de operații pe ceas și asigură un consum redus de energie: 0,4 W/Gflops [17] [18] .

KM-4

În decembrie 2012, CJSC „MCST” a primit un lot pilot de calculatoare monobloc „KM-4” echipate cu placa de bază „ Copie de arhivă Monocub din 3 iulie 2014 la Wayback Machine ” [19] , construită pe baza lui Elbrus-2C + procesor și KPI -ul South bridge Arhivat 2 iulie 2014 la Wayback Machine .

Vezi și

• Elbrus (procesoare)
• Sistemul mobil al Forțelor Armate
• Controlul accesului obligatoriu
• LINTER [20] .

Note

1. ↑ Zamorin, Miaciov, Selivanov. „Calculatoare, sisteme și complexe. Director." - M. Energoatomizdat, 1985, capitolul 3.4 „Compoziția și caracteristicile tehnice ale Elbrus-1 MVK” pp. 144-145
2. ↑ Supercomputer în Rusia. Istorie și perspective. Academicianul Academiei Ruse de Științe V. S. Burtsev spune  // Electronică: NTB. - 2000. - Nr. 4 . - P. 5-9 . (Rusă)
3. ↑ Calculatorul 100% rusesc reînviat , CNews.ru . Arhivat din original pe 3 aprilie 2017. Preluat la 3 aprilie 2017.
4. ↑ Stanislav Turkin (ziarul Vzglyad), Ministerul Apărării a arătat viața de zi cu zi a sistemului de apărare antirachetă de la Moscova Copie de arhivă din 19 ianuarie 2013 pe Wayback Machine // Army-news.ru, 2012-11-05 „Controlul radar este realizat folosind supercalculatorul sovietic Elbrus-2 din eșantionul de la mijlocul anilor 1980.”; material original Arhivat 29 octombrie 2012 la Wayback Machine
5. ↑ PRO radar Copie arhivată din 23 ianuarie 2012 pe Wayback Machine // OJSC RTI im. A. L. Mints „Funcționarea radarului este asigurată de... complexul său de calculatoare multiprocesor, format din 4 procesoare ale lui Elbrus-2 MVC,”
6. ↑ Andrey GARAVSKY, Copia de arhivă The Conquest of Elbrus din 11 septembrie 2013 la Wayback Machine // Red Star, Weapons of Russia, 1 martie 2001
7. ↑ Vasili Gubarev. Informatica. Trecut, prezent, viitor . — Litri, 12-01-2017. - S. 200. - 433 p. — ISBN 9785457385504 . Arhivat pe 4 aprilie 2017 la Wayback Machine
8. ↑ Masich G.F. Complexul Expozițional Internațional „Elbrus-2” (.htm)  (link inaccesibil) . IMSS UB RAS . Preluat la 23 august 2010. Arhivat din original la 16 mai 2010. (Rusă)
9. ↑ V.S. Burtsev. Paralelismul proceselor de calcul și dezvoltarea arhitecturii supercalculatorului Elbrus MVK . Petrol și gaze (1998). Preluat la 11 iulie 2014. Arhivat din original la 20 iulie 2013. (nedefinit)
10. ↑ 1 2 Pagina de nostalgie pentru BESM-6 . Preluat la 29 august 2010. Arhivat din original la 27 august 2011. (nedefinit)
11. ↑ Arhitectura calculatorului SVS . Preluat la 13 martie 2020. Arhivat din original la 16 ianuarie 2021. (nedefinit)
12. ↑ Ivan Kartashev. Elbrus. Istoria legendei (.htm)  (link nu este disponibil) .  (Rusă)Computerra -Online (1 iulie 2004). Preluat la 23 august 2010. Arhivat din original la 5 februarie 2010.
13. ↑ Elbrus E2K Speculations - X-bit labs (link indisponibil) . Preluat la 9 august 2009. Arhivat din original la 4 martie 2016. (nedefinit) 
14. ↑ NF ITMiVT Academia de Științe a URSS . Preluat la 28 iulie 2013. Arhivat din original la 26 noiembrie 2013. (nedefinit)
15. ↑ Lansarea complexului de calcul Elbrus-3M1
16. ↑ Ştirile CJSC „MSCT” din 29 octombrie 2007 (.doc)  (link inaccesibil) . mcst.ru. _ Consultat la 28 iunie 2009. Arhivat din original pe 11 mai 2011. (Rusă)
17. ↑ Vladislav Meshcheryakov. Computer 100% rusesc reînviat (link inaccesibil) . CNews (30.06.08, 11:06). Consultat la 28 iunie 2009. Arhivat din original pe 22 mai 2009. (Rusă) 
18. ↑ Vladislav Meshcheryakov. Calculator 100% rusesc prezentat publicului (link inaccesibil) . CNews (07.07.08, 19:46). Consultat la 28 iunie 2009. Arhivat din original pe 16 septembrie 2009. (Rusă) 
19. ↑ A fost produs un lot pilot de computere monobloc bazate pe microprocesorul Elbrus-2C + (link inaccesibil) . Site-ul oficial al CJSC „MCST” . Data accesului: 4 ianuarie 2013. Arhivat din original pe 3 iulie 2014. (nedefinit) 
20. ↑ Baze de date DBMS . Preluat la 25 ianuarie 2019. Arhivat din original la 26 ianuarie 2019. (nedefinit)

Literatură și publicații

• Pentkovsky V. M. Autocode Elbrus. El-76. Principii de construire a unui limbaj și un ghid de utilizare / editat de A.P. Ershov.- M . : Nauka, 1982. - 352 p. Arhivat pe 14 martie 2017 la Wayback Machine
• Pentkovsky V. M. Limbajul de programare El-76. Principii de construire a unui limbaj și un ghid de utilizare . — Ed. a II-a, corectată. si suplimentare - M. : Nauka, 1989. - 364 p. Arhivat pe 14 martie 2017 la Wayback Machine
• Safonov V.O. Autocode Elbrus: Manual. - L. : Editura Universității din Leningrad, 1982.
• Safonov V. O. Limbaje și metode de programare în sistemul Elbrus / editat de Lavrov S. S. - M . : Nauka, 1989. - ISBN 5-02-013983-1 . Arhivat pe 14 martie 2017 la Wayback Machine
• Kim A. K., Perekatov V. I., Ermakov S. G. Microprocesoare și sisteme de calcul ale familiei Elbrus . - Sankt Petersburg. : Peter, 2013. - ISBN 978-5-459-01697-0 .

Link -uri

• Korolev, LN Sisteme de calcul multiprocesor Elbrus  // Structuri de calculatoare și software-ul acestora: Cap. ed. fizic-mat. litri: cont. aşezare pentru universitățile de specialitatea „Matematică aplicată”. - al 2-lea, revizuit. si suplimentare — M  .: Nauka, 1978. — S. 166−169. — 352 p.
• A. P. Ershov și colab.Concluzia grupului de lucru nr.2 pe arhitectură și software al PE al Complexului Expozițional Internațional Elbrus . Arhiva electronică a academicianului A.P. Ershov . Institutul de Sisteme Informatice. A. P. Ershov SB RAS (20.04.1984(?)). - (+  la fel sub formă de text ). Preluat: 6 august 2009. (Rusă)
• Babayan, B. Complexul de calculatoare multiprocesor „Elbrus”  : [ rus. ] // Kvant  : jurnal.- 1981. - Nr. 8. - P. 54−57.
• Dubova, Natalia. De la Elbrus-3 la Elbrus-2000  : [ rus. ] // Computerworld Rusia: jurnal.- 2000. - Nr. 27-28 (20 iulie).
• Ivanov, A. Academicianul S. A. Şcoala lui Lebedev în dezvoltarea tehnologiei computerelor interne  : [ rus. ] // Electronică: NTB. - 2002. - Nr 6. - S. 48−54.
• V. D. Anisimov, G. S. Batyr, A. V. Menshikov, V. D. Shilin. Sistemul de control al spațiului cosmic al Federației Ruse (link inaccesibil) . Publicații . Site-ul de inițiativă a proiectelor astronomice Pulkon și LFVN (4 octombrie 2006). - Despre aplicatiile reale ale calculatoarelor Elbrus-1, 2. Data accesarii: 6 august 2009. Arhivat la 17 septembrie 2009. (Rusă) 
• Familia de calculatoare „Elbrus” . Istoria tehnologiei computerelor domestice. Calculatoare de uz general . Muzeu virtual de calculatoare. Preluat la 6 august 2009. Arhivat din original la 17 august 2007. (Rusă)
• V. V. Przhialkovsky, N. L. Prohorov, E. N. Filinov. Cine este indus în eroare și de ce ? Arhiva de stiri . Muzeul Virtual al Calculatoarelor (4 septembrie 2000). - Un comentariu extins la articolul lui Yu. Revich „Computerele necunoscute” din ziarul „Izvestia” din 11.07.2000 de către cunoscuții dezvoltatori sovietici de computere. Preluat la 6 august 2009. Arhivat din original la 20 iulie 2013. (Rusă)
• Vladislav Meshcheryakov. Computer 100% rusesc reînviat (link inaccesibil) . Stiri . CNews (30 iunie 2008). Consultat la 6 august 2009. Arhivat din original la 16 septembrie 2009. (Rusă) 
• ChipMan. Interviu cu Boris Babayan (partea 1) . Blogul lui Chip Man . Intel Galaxy (20 iulie 2009). Preluat: 6 august 2009. (Rusă)  (link inaccesibil)
• Viktor Kartunov alias matik. Ceva despre Elbrus-2000 . F-Center (7 decembrie 2005). Consultat la 16 iunie 2011. Arhivat din original la 11 decembrie 2013. (Rusă)
• Ekaterina Mișcenko. Înălțimi Elbrus: de la 64 de megaocteți la 10 kilograme . Ce făceau dezvoltatorii de computere în URSS în timp ce Wozniak inventa Apple . „Indicator” . Holding media Rambler&Co (26 octombrie 2018) . Consultat la 2 februarie 2019. Arhivat din original pe 12 februarie 2019. (Rusă)