Российский микропроцессор «Эльбрус-4С» прошел все испытания








Российская компания ЗАО «МЦСТ» сообщила, что ее четырехъядерный микропроцессор «Эльбрус-4С» (рабочее название — «Эльбрус-2S»), готов к серийному производству. По заявлению производителя, новый чип обеспечивает производительность, сопоставимую с микропроцессорами ведущих зарубежных компаний.

Сообщается, что новая разработка ЗАО «МЦСТ» позволит провести замещение импортных вычислительных систем там, где этого требуют соображения информационной безопасности и технологической независимости — например, в армии.

На сегодня «Эльбрус-4С» — самый высокопроизводительный микропроцессор в портфеле компании. «Эльбрус-4С» — 64-разрядный универсальный микропроцессор. Он содержит 4 ядра, работающих на частоте 800 МГЦ, поддерживает три канала памяти DDR3-1600. Поддерживается объединение до 4 чипов в многопроцессорную систему с общей памятью. Процессор произведен по технологии 65 нанометров, его среднее энергопотребление составляет 45 ватт (к слову, процессоры Intel Haswell имеют штатную частоту до 3,5 ГГц, а их энергопотребление варьируется от 35 до 84 Вт).

За один такт каждое ядро нового процессора может выполнить 23 операции, тогда как для процессоров типа RISC эта цифра в несколько раз ниже. Отмечается, что, несмотря на относительно невысокую тактовую частоту, на многих реальных задачах микропроцессор «Эльбрус-4С» обеспечивает производительность, сопоставимую с ведущими зарубежными микропроцессорами.



По сравнению с предыдущим поколением (процессором «Эльбрус-2С+») в архитектуру нового процессора были внесены существенные улучшения: введена аппаратная поддержка для двоичной трансляции 64-разрядных кодов Intel/AMD, добавлена поддержка двоичной трансляции в многопоточном режиме, увеличена кэш-память. Также была переработана подсистема работы с памятью: освоен стандарт DDR3-1600, увеличено количество каналов памяти, повышена эффективность работы в многопроцессорных системах.

Базовой операционной системой для процессора является ОС «Эльбрус», построенная на основе ядра Linux версии 2.6.33. В ее состав входят менеджер пакетов и более 3 тысяч программных пакетов из состава дистрибутива Debian 5.0.

О том, когда планируется начать выпуск новых российских процессоров, пока не сообщается.

В традиционных архитектурах типа RISC или CISC (х86, PowerPC, SPARC, MIPS, ARM), на вход процессора поступает поток инструкций, которые рассчитаны на последовательное исполнение. Процессор может детектировать независимые операции и запускать их параллельно (суперскалярность) и даже менять их порядок (внеочередное исполнение). Однако динамический анализ зависимостей и поддержка внеочередного исполнения имеет свои ограничения: лучшие современные процессоры способны анализировать и запускать до 4-х команд за такт. Кроме того, соответствующие блоки внутри процессора потребляют заметное количество энергии.

В архитектуре «Эльбрус» основную работу по анализу зависимостей и оптимизации порядка операций берет на себя компилятор. Процессору на вход поступают т.н. «широкие команды», в каждой из которых закодированы инструкции для всех исполнительных устройств процессора, которые должны быть запущены на данном такте. От процессора не требуется анализировать зависимости между операндами или переставлять операции между широкими командами: все это делает компилятор, исходя из анализа исходного кода и планирования ресурсов процессора. В результате аппаратура процессора может быть проще и экономичнее.

Компилятор способен анализировать исходный код гораздо тщательнее, чем аппаратура RISC/CISC процессора, и находить больше независимых операций. Поэтому в архитектуре Эльбрус больше параллельно работающих исполнительных устройств, чем в традиционных архитектурах, и на многих алгоритмах она демонстрирует непревзойденную архитектурную скорость.

Возможности архитектуры Эльбрус:

6 каналов арифметико-логических устройств (АЛУ), работающих параллельно.
Регистровый файл из 256 84-разрядных регистров.
Аппаратная поддержка циклов, в том числе с конвейеризацией. Повышает эффективность использования ресурсов процессора.
Программируемое асинхронное устройство предварительной подкачки данных с отдельными каналами считывания. Позволяет скрыть задержки от доступа к памяти и полнее использовать АЛУ.
Поддержка спекулятивных вычислений и однобитовых предикатов. Позволяет уменьшить число переходов и параллельно исполнять несколько ветвей программы.
Широкая команда, способная при максимальном заполнении задать в одном такте до 23 операций (более 33 операций при упаковке операндов в векторные команды).