Процессор Эльбрус: сравнение с Intel и возможности применения

Процессоры

Обзор процессоров Эльбрус

Процессор Эльбрус

Наладка серийного массового производства процессоров Эльбрус позволит наполнить рынок отечественными компьютерами для компаний и домашнего использования. К этому компания-разработчик МЦСТ шла довольно долгое время, и в 2020-2021 годах на рынке появится конкурентоспособный процессор Эльбрус.

  1. История
  2. Разработки МЦСТ
  3. Наработки компании
  4. Процесс построения
  5. Технические характеристики
  6. Возможности
  7. Сравнение с Intel
  8. Планы на будущее
  9. Заключение

История

Эльбрус – это линейка российских микропроцессоров. Исторически так сложилось, что первым прообразом современных процессоров Эльбрус послужил суперкомпьютер Эльбрус-3. К сожалению, он не был полностью собран, а только в виде несколько шкафов. Наладка не была доведена до конца, и эти шкафы разобрали.

Но идеи, что закладывались в Эльбрус-3, не канули в лету и возродились в первом российском микропроцессоре Эльбрус. Его выпуск припал на 2007 год.

Обзор процессоров Эльбрус

На протяжении следующего десятилетия ЦП совершенствовались, увеличивалась их мощность в гигафлопсах, уменьшались нанометры в техпроцессе. Значимыми достижениями стали разработки процессоров Эльбрус-2С+, Эльбрус-4С, Эльбрус-8С.

Разработки МЦСТ

Цепочка наработок привела к разработке в 2018 году сильно модифицированной версии последнего процессора Эльбрус-8СВ. Серийный выпуск его запланирован на 2020 год. Основной показатель русского ЦП – вычислительная мощность – 580 гигафлопс одинарной точности и продвинутая микросхема. Мощность 8СВ более чем в 100 раз превышает такие же показатели первого ЦП из этой линейки.

Микросхемы содержат от одного до 8 ядер, в том числе микросхема со встроенным графическим ядром. Используемые технологии от 130 нм до 28 нм.

Специфика данных микропроцессоров в том, что система команд российская. Она была разработана специалистами компании АО «МЦСТ». Имеет много общего с системой команд Эльбрус-3.

Современный процессор выдает до 25 операций в такт (8С и 8СВ) и является универсальным (работает практически с любым программным обеспечением).

Разработки МЦСТ

Наработки компании

Так как МЦСТ сами разработали систему команд и используют нестандартный подход, ими была разработана и сама логика процессора самостоятельно. Это не какая-нибудь лицензированная версия процессоров ARM, Intel и прочих. Это самостоятельная разработка в России.

В России разработаны:

  • логика самого ядра;
  • топология микросхемы;
  • функциональные блоки, что есть в МПЦ помимо самого ядра (кэш-память, контроллер памяти, периферийные контроллеры для обеспечения каналов ввода-вывода);

Некоторые блоки приходится брать у других фабрик, лицензировать и применять к собственным наработкам. К сожалению, так устроена цепочка строения микропроцессоров, и компания МЦСТ не может разрабатывать все. Но это не является препятствием, чтобы считать процессор не российским.

Процесс построения

Разработка ЦП – это довольно схожий процесс с разработкой программного обеспечения. Описание основных логических блоков ведется на языке высокого уровня:

  • Verilog;
  • HDL;
  • Иные схожие по форме с языком программирования С.

Когда разработчик описал какой-то логический узел, он транслирует это описание на языке высокого уровня в логические цепочки. Дальше идет интеграция в единый проект наработок компании МЦСТ и наработки от других компаний (например, логические и физические блоки, что реализуют внешний контроллер) Если сравнивать с программированием софта – это аналог внешних подключаемых библиотек.

Разработка ЦП

Далее, создается топология – финальное размещение всех логических цепей вместе с транзисторами и лицензированными блоками (выдаваемые в виде готовых кусков топологии) на кристалле, и обеспечение полноценного функционирования работы этого кристалла. Это сродни аналогу компиляции программы вместе со всеми библиотеками и сборки в один исполняемый бинарный файл.

В конечном счете получается топология, как набор рисунков – фактические рисунки дорожек. Это рисунки слоев, из которых будут получаться транзисторы и другие активные и пассивные элементы. Позже, эти рисунки отдаются на фабрику.

Фабрика делает логически простую, но в то же время тонкую и сложную операцию:

  • переносит эти рисунки на поверхность кристалла;
  • проводит травление;
  • проводит легирование.

То есть запускает целый цикл технологических операций для переноса на кремниевую пластину слоев, которые в сумме создадут работающую микросхему на кристалле.

Но сам по себе кристалл нельзя использовать, поэтому вместе с ним создается подложка – это фактически часть корпуса микросхемы. Пластина является миниатюрной печатной платой.

На эту печатную плату напаивается кристалл. У последнего есть специальные контакты, что запаиваются на контактной площадке на подложке. Подложка разводит контактные площадки до контактных площадок на нижней стороне микросхемы.

Все операции делаются с помощью специализированных средств разработки системы автоматического проектирования (САПР).

Контроллер для процессора и печатная плата тоже являются отечественной разработкой, потому как материнские платы зарубежных компаний не подходят под данную линейку процессоров.

Материнская плата для процессоров Эльбрус использует как отечественные наработки для установки самого ЦП, так и наработки других компаний, для подключения жестких дисков, оперативной памяти, графических карт и прочих устройств, необходимых заказчику.

Российские процессоры Эльбрус протестировали на производительность в языках программирования

Российские процессоры Эльбрус протестировали на производительность в языках программирования

Пользователь портала «Хабр» под ником EntityFX протестировал различные отечественные процессоры Эльбрус в разнообразных бенчмарках, измеряющих производительность системы в конкретных средах и языках программирования, а также сравнил их результаты с таковыми у компьютеров на X86-64 и мобильных устройств на ARM.

Из российских процессоров в распоряжении энтузиаста оказались следующие модели:

  • Эльбрус-1C+ 985/1000 МГц (1 ядро);
  • Эльбрус-2С+ 500 МГц (2 ядра);
  • Эльбрус-4C 750/800 Мгц (4 ядра);
  • Эльбрус-8С 1300 МГц (8 ядер);
  • Эльбрус-8С x4 1300 МГц (8 ядер, сервер 4-процессорный);
  • Эльбрус-8СВ 1550 МГц (8 ядер).

Содержание

Тестирование процессоров Эльбрус в Java

В бенчмарках Java результаты процессоров Эльбрус по сравнению с Intel Core i7–2600 (4 ядра, 8 потоков, 3,4 ГГц) таковы (ниже сравнение моделей на максимально возможных частотах, не на одинаковых):

  • Эльбрус-1С+ — в 11 раз медленнее на 1 поток и в 18 раз медленнее на всех потоках;
  • Эльбрус-4С — в 10 раз медленнее на 1 поток и в 12,5 раза медленнее на всех потоках;
  • Эльбрус-8С — в 5,5 раза медленнее на 1 поток и в 3 раза медленнее на всех потоках;
  • Эльбрус-8СВ — в 4,5 раза медленнее на 1 поток и в 2,5 раза медленнее на всех потоках.

Тестирование процессоров Эльбрус в C#

В бенчмарках на С# Эльбрусы также сравнивались в процессором Intel Core i7–2600 (4 ядра, 8 потоков, 3,4 ГГц), ниже приведены результаты тестов на максимально возможных частотах (не на одинаковых).

Результаты в C# (Mono):

  • Эльбрус-1С+ в 15,5 раза медленнее на 1 поток и в 24 раза медленнее на всех потоках;
  • Эльбрус-4С в 19 раз медленнее на 1 поток и в 12,5 раза медленнее на всех потоках;
  • Эльбрус-8С в 10,5 раза медленнее на 1 поток и в 4,5 раза медленнее на всех потоках;
  • Эльбрус-8СВ в 8 раз медленнее на 1 поток и в 4 раза медленнее на всех потоках.

Результаты в C# (NetCore):

  • Эльбрус-8С в 3,5 раза медленнее на 1 поток и в 2 раза медленнее на всех потоках, чем Core i7-2600 (1,3 ГГц);
  • Эльбрус-8СВ в 3 раза медленнее на 1 поток и в 1,5 раза медленнее на всех потоках, чем Core i7-2600 (1,55 ГГц).

Тестирование процессоров Эльбрус в JavaScript (браузерные бенчмарки)

В сравнении с Intel Core i7-2600 (4 ядра, 8 потоков, 3,4 ГГц) результаты Эльбрусов таковы (ниже приведены сравнения процессоров при максимально доступных частотах):

  • Эльбрус-1С+ в 16 раз медленнее;
  • Эльбрус-4С в 12,5 раза медленнее;
  • Эльбрус-8С в 6,5 раза медленнее;
  • Эльбрус-8СВ в 5 раз медленнее.

Энтузиаст также протестировал Эльбрусы в сравнении с другими процессорами и в иных популярных браузерных бенчмарках.

https://future2day.ru/obzor-processorov-elbrus/
https://trashbox.ru/link/2020-12-29-elbrus-benchmarks

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Related Posts