«Эльбрус» — серия советских суперкомпьютеров, разработанных в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) в 1970—1980-х годах под руководством Всеволода Сергеевича Бурцева.

Производство велось на Загорском электромеханическом заводе (ЗЭМЗ) «Звезда». Архитектура «Эльбрус-3», разработка которого началась в конце 80-х, принципиально отличалась от предыдущих моделей. Опытный образец Эльбрус-3 прошёл испытания, но в серийное производство запущен не был.
Модели серии
Эльбрус-1
Многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК) Эльбрус-1 — разработан в 1973—1979 гг., сдан государственной комиссии в 1980 году. Построен на базе ТТЛ-микросхем. Производительность — до 12 млн оп/с в комплектации Э1-10 с десятью ЦП[1]. Главный конструктор серии — Всеволод Сергеевич Бурцев.Эльбрус-2[править | править вики-текст]МВК Эльбрус-2 — разработан в 1977—1984 гг., сдан в 1985 году. Производительность на 10 процессорах (из них 2 считались резервными) — 125 млн оп/с[2]. Построен на базе ЭСЛ интегральных схем ИС-100 (аналог серии Motorola 10000), из-за высокой потребляемой мощности требовал мощную систему охлаждения. Всего было выпущено порядка 30 машин «Эльбрус-2», из них некоторое количество 10-процессорных[источник не указан 2676 дней].Используется в управлении РЛС Дон-2H[3][4]По справке «Красной звезды» от 1 марта 2001 года, Эльбрус-2 используется в «системе ПРО второго поколения, ЦУПе, Арзамасе-16 и Челябинске-70».[5]Используется в ПРО Москвы А-135[источник не указан 1564 дня].Процессор Размещён в трёх шкафах Система команд — безадресная, стековая, используется обратная польская запись Тактовая частота — 20 МГцПроизводительность по смеси Гибсон-3 — 12,5 млн оп/сек ОЗУлогическая организация — тегированная, страничная (размер страницы — 512 слов)физически — до 16 млн слов (24-битная физическая адресация) размером 80 бит (из них 8 контрольных), эквивалентный объём — 144 МБайтпостроена на микросхемах DRAM ЗУ565РУЗВ (16K * 1)используется трёхуровневый интерливинг[6]Внешняя память[7]На магнитных барабанах — от 8,5 до 136 МБайтНа сменных магнитных дисках — от 34 до 700 МБайтНа магнитной ленте — от 70 до 560 МБайт
Эльбрус-1К2 и Эльбрус-Б
Эльбрус-1К2 (также известен как СВС[8] с жаргонной расшифровкой «Система, Воспроизводящая Систему»[8]) был разработан на основе компонентов и технологий Эльбруса-2 для замены БЭСМ-6. Сохранял полную программную совместимость с предшественником. Было произведено порядка 60 машин.[9]Эльбрус-Б (или Эльбрус-1КБ) — это усовершенствованная версия БЭСМ-6, выполненная на интегральных микросхемах, в которой устранены некоторые ограничения архитектуры БЭСМ-6. Главный конструктор — Г. Г. Рябов.ХарактеристикаБЭСМ-6(1968)Эльбрус-1К2Эльбрус-БПроизводительность
(млн. оп/с)12,5 — 34 — 5Частота, МГц102020Разрядность, бит484848 или 64Разрядность адресации ОЗУ, бит151515 или 27Объём ОЗУ, МБ0,032-0,1280,7764Объём дискового ЗУ, МБ
(в стандартной комплектации)11658800Занимаемая площадь, м²
(со всей периферией)150-20025070Потребляемая мощность, кВт3010525
Всего выпущено 35560-Эльбрус-3
МВК Эльбрус-3 — разрабатывался в 1986—1994 гг. группой сотрудников ИТМиВТ под руководством Б. А. Бабаяна на основании совершенно новых архитектурных идей. МВК Эльбрус-3 должен был содержать 16 суперскалярных процессоров с VLIWсистемой команд. Не был запущен в серию.Архитектура «Эльбрус-3» получила дальнейшее развитие в архитектуре микропроцессоров Эльбрус 2000 и Эльбрус-3М1.[10]
Эльбрус-3-1 (МКП)
МКП Эльбрус-3-1 в машинном зале Конструктор А. А. Соколов. В 1993 году был успешно завершён первый этап Государственных испытаний «Эльбрус-3-1» — МКП (модульный конвейерный процессор) (Премия имени С. А. Лебедева РАН). В МКП основная идея заключалась в возможности подключения процессоров с различной специализацией (радиолокационная обработка, структурная обработка, быстрые преобразования Фурье и т. д.). У МКП было несколько счетчиков команд, поэтому он мог работать с несколькими потоками команд. Одновременно на едином поле памяти в процессоре выполнялось до четырёх потоков команд.
Архитектура Эльбрус-1,2
Основным отличием системы Эльбрус является ориентация на языки высокого уровня 1980-х годов. Языки класса Ассемблер в системе отсутствуют. Базовый язык — Автокод Эльбрус Эль-76 (автор В. М. Пентковский), на котором написано общесистемное программное обеспечение (ОСПО), является языком класса Алгол. Он напоминает язык Алгол-68. Основное различие состоит в динамическом связываниитипов, которое поддерживается на аппаратном уровне. При компиляции программа на Эль-76 переводилась в безоперандные команды стековой архитектуры.Главное отличие архитектуры Эльбрус от большинства существующих систем — это использование тегов. В системе Эльбрус каждое слово памяти имеет кроме информационной части, содержащей элемент данных, ещё и управляющую часть — тег элемента, на основании которого аппаратура процессора динамически выполняет выбор нужного варианта операции и контроль типов операндов.Очень похожие принципы: Алгол как управляющий язык и система тегов применялись в компьютере B5000 фирмы Burroughs Corporation. Среди пользователей Эльбруса ходила шутка: называть систему «Эль-Берроуз».Элементарные типы данных[править | править вики-текст]целые числа двух форматов — слово (64 разряда) и полуслово (32 разряда)вещественные числа трех форматов — слово, полуслово и удвоенное слово (128 разрядов)наборы — обобщение языковых типов данных bool (логический), char (символьный), alfa (короткая строка, размещаемая в слове), bytes (последовательность байтов слова)
Управление памятью
В аппаратуре и ОС реализован гибкий механизм управления виртуальной памятью (называющейся в документации «математической»). Программисту предоставляется возможность описывать массивы размерами до 220 элементов. Разрешённые форматы элементов массива: бит, цифра (4 бит), байт, полуслово (32 бит), слово (64 бит), слово удвоенной точности (128 бит). Каждой задаче предоставляется 232 слов.
Программное обеспечение
Операционная система, система файлов, система программирования Эль-76, многоязыковые компоненты ОСПО — ИТМиВТ Фортран, Кобол, ПЛ/1, Алгол — Новосибирский филиал ИТМиВТ (ныне[11] ОАО «Новосибирский институт программных систем»)Паскаль, КЛУ, АБВ, РЕФАЛ, Снобол-4, Диашаг, Форт — Ленинградский университет, 1986 г. (Работает под управлением ОСПО. Имеются средства связи с процедурами на Эль-76).Интеллектуальная система программирования МИС, Лисп — Институт кибернетики АН СССР Симула-67 — Ростовский университет
Разработки МЦСТ
Технические характеристики процессоров, выпускаемых ЗАО «МЦСТ»[12]Архитектура SPARCR150R500R500SR1000 Год выпуска 2001200420072011 Техпроцесс, нм 35013013090 АрхитектураSPARC v8SPARC v8SPARC v8SPARC v9, VIS1, VIS2 Количество ядер 1124 Тактовая частота, МГц 1505005001000 Производительность (32 бита), Гфлопс0,150,5116 Производительность (64 бита), Гфлопс 0,150,518 Потребляемая мощность, Вт 51515 Команд на 1 такт 1112 Кеш уровня 2, МБ0*0**0,52 Пропускная способность шины памяти, Гбайт/с 0,40,82,66,4 Площадь кристалла, мм² 1002581128 Число транзисторов, млн 2,8551180 Число слоёв металла 48810 Тип корпусаBGA 480BGA 376HFCBGA 900HFCBGA 115 6 Максимальное число ядер в системе с общей памятью 14216 Каналы межпроцессорного обмена ccLVDS---3 Пропускная способность канала ccLVDS, Гбайт/с---4 Пропускная способность канала ioLVDS, Гбайт/с--1,32 Комплексирование машин через каналы RDMA--до 4 до 4 Южный мост--встроенный КПИ Архитектура Эльбрус Эльбрус Эльбрус-SЭльбрус-2C+Эльбрус-4CГод выпуска 2005201020112014 Техпроцесс, нм130909065АрхитектураЭльбрусЭльбрусЭльбрус, ElCore9 Эльбрус Количество ядер 112 (+4 DSP)4 Тактовая частота, МГц 300500500800 Производительность (32 бита), Гфлопс 4,882850 Производительность (64 бита), Гфлопс 2,44825 Потребляемая мощность, Вт 6202545 Команд на 1 такт23232323Кеш уровня 2, МБ0,25228Тип встроенного контроллера памяти-DDR2-500DDR2-800DDR3-1600 Количество каналов обмена с памятью-113 Пропускная способность шины памяти, Гбайт/с 4,8812,838,4 Площадь кристалла, мм²189142289380 Число транзисторов, млн 75,8218368986 Число слоёв металла 8999 Тип корпуса
1600Максимальное число ядер в системес общей памятью (прямое соединение)24816Максимальное число ядер в системес общей памятью (через чип-коммутатор)-163264Каналы межпроцессорного обмена ccLVDS-333Пропускная способность одного канала ccLVDS, Гбайт/с-4412Пропускная способность канала ioLVDS, Гбайт/с-224Комплексирование машин через каналы RDMAдо 2до 4до 4до 4Пропускная способность канала ввода-вывода/RemoteDMA, Гбайт/с2224Южный мостна базе FPGAКПИКПИКПИ* возможно подключение внешней кеш-памяти объёмом до 1 МБ** возможно подключение внешней кеш-памяти объёмом до 4 МБЭльбрус-90микро[править | править вики-текст]Основная статья: Эльбрус-90 микро Эльбрус-90 микро — вычислительный комплекс, основанный на микропроцессорах серии МЦСТ-R с архитектурой SPARC.Эльбрус-3М
Основная статья: Эльбрус-3М1
Вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1» создан на основе VLIW-процессора с архитектурой Эльбрус 2k фирмы МЦСТ[13]. В режиме двоичной компиляции эмулирует систему команд x86; поставляется с операционной системой МСВС-Э (на основеLinux 2.6.14), системой программирования с оптимизирующим компилятором, системой двоичной компиляции, системой тестовых и диагностических программ, средствами для обеспечения программной совместимости с многопроцессорными вычислительными комплексами (МВК) «Эльбрус-2» и «Эльбрус-1». Прошёл государственные испытания[14].В тесте SPEC «Эльбрус» с тактовой частотой 300 MHz в режиме совместимости с платформой x86 обогнал Pentium III 500 MHz. [1]Предполагалось, что в 2008 году будут построены 100 серверов «Эльбрус-3М» для оборонной отрасли. Теоретическая производительность двухпроцессорной системы, работающей на частоте 300 МГц, составляет 4,8 Гфлопс (64-bit double) — для сравнения, двухъядерный процессор Intel Core 2 Duo 2,4 ГГц = 19,2 Гфлопс (64-bit double), двухъядерный Itanium 2 1,66 ГГц — 13,2 Гфлопс (64-bit double), четырёхъядерный Sandy Bridge 3,8 ГГц = 121,6 Гфлопс (64-bit double). Процессоры Эльбрус имеют площадь 189 мм², произведены по технологии 130-нм и содержат 75,8 млн транзисторов. Оригинальная архитектура E2K позволяет выполнять до 23 операций за такт и обеспечивает низкое энергопотребление: 0,4 Вт/Гфлопс[15][16].Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела.Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.
КМ-4
В декабре 2012 г. ЗАО «МЦСТ» получило пилотную партию моноблочных компьютеров «КМ-4», оснащённых материнской платой «Монокуб»[17], построенной на базе процессора Эльбрус-2С+ и южного моста КПИ.Следующие поколения процессоров
Эльбрус
В 2009 году планируется начало производства процессоров по технологии 90 нм. А компьютер получит 4 таких процессора с частотой 500 МГц. В планах дальнейшее развитие процессоров:«Эльбрус-2СМ» — 12 ГФлопс, 90 нм к 2014 г. — микропроцессор с архитектурой Эльбрус, адаптированный для производства на отечественной фабрике[18].«Эльбрус-1С+» — 24+28 ГФлопс, 40 нм, 1 ГГц, 7 Вт, к 2015 г. — экономичный микропроцессор с архитектурой Эльбрус и встроенным графическим ядром[19].«Эльбрус-4С» — 64 ГФлопс, 65 нм к 2014 г.«Эльбрус-8С» — 250 ГФлопс, 28 нм к 2015 г. — восьмиядерный микропроцессор с архитектурой Эльбрус[20].«Эльбрус-16С» — 0,5—1 ТФлопс, 16—28 нм, 8-16 ядер, к 2018 г.[21]«Эльбрус-32С» — 2—4 Тфлопс, 10—14 нм, 32 ядра, до 2 ГГц, к 2019—2020 г.План текущих исследований и разработок на сайте ЗАО МЦСТ.