Микропроцессор Эльбрус-16С - получены первые инженерные образцы!

Эльбрус-16CВ — 16-ядерный микропроцессор серии «Эльбрус», разрабатываемый российской компанией МЦСТ. Производительность — 750 Гфлоп/с двойной точности (64 бит) и 1,5 Тфлоп/с одинарной точности (32 бит). Завершение ОКР планируется в 2020 году, начало серийного выпуска – в 2021 году. Относится к шестому поколению российской архитектуры «Эльбрус». Предназначен, в том числе, для создания суперкомпьютеров с производительностью до 100 Пфлоп/с с использованием коммуникационной сети СМПО‐100П разработанного во ВНИИЭФ.

Разработка микропроцессора Эльбрус-16С идет по плану: получены первые инженерные образцы!

Как стало известно из Акта сдачи-приемки 3 этапа ОКР «Разработка и освоение серийного производства универсального микропроцессора с производительностью 1,5 Тфлопс для создания на его основе систем высокопроизводительных вычислений», шифр Процессор-15″, все работы проведены в полном объеме.

С фабрики TSMC были получены 15 инженерных образцов микросхем 1891ВМ038 (Эльбрус-16С) и подтверждена их работоспособность.

Комиссия Минпромторга подписала акт приемки работ и рекомендовала приступить к четвертому этапу.

Комиссия рекомендовала внести изменения и дополнения в разработку процессора:

Увеличить общий объем кэш-памяти до 48 Мб для оптимизации производительности при статическом планировании и существенного сокращения конфликтов при многоядерной работе.
Увеличить объем оперативной памяти на один микропроцессор до 1 Терабайта (вместо 256 Гигабайт) при доступности соответствующих планок памяти.
Реализовать дополнительные аппаратно-программные средства МП, обеспечивающие виртуализацию с возможностью исполнения кодов платформы x86-64 (для более полного использования параллельных возможностей многоядерной архитектуры).
Реализовать аппаратные возможности для динамической оптимизации необходимой для эффективного исполнения динамических языков и повышения скорости работы программ за счет дополнительной оптимизации при их исполнении.

Так же были внесены и другие существенные изменения:

• Суммарная пропускная способность высокоскоростных линков LVDS увеличена до 72 Гб/сек (12 Гб/сек на прием и передачу данных для каждого из 3-х линков).
• Уточнена суммарная пиковая пропускная способность каналов обмена с оперативной памятью — 76 Гб/сек.
• Определено количество портов USB 3.0 — 4
• В состав микропроцессора включены дополнительные контроллеры: а) SPMC — для управления питанием и энергопотреблением на уровне вычислительного комплекса; б) контроллер универсального последовательного порта RS-232.

Но есть в акте и ряд довольно спорных и странных решений.

Так, вместо изначально планируемого контроллера памяти типа DDR4-3200 в акте указан контроллер типа DDR4-2400. Реализация четырех встроенных контроллеров PCI-Express 3.0 (с общей шириной до 32 линий) тоже имеет ряд «особенностей»: они делят физические линии с южным мостом КПИ-2 и одним из трех высокоскоростных линков LVDS для связи с другими процессорами. А контроллеры Ethernet делят одни и те же физические линии с контроллером SATA 3.0.

Но в общем и целом все выглядит довольно многообещающим. Работа идет по плану и если не случится ничего непредвиденного, то окончание разработки микропроцессора и его тестирование комиссией должны произойти с 20 октября по 20 декабря 2020 года.

В 2020 году МЦСТ планирует начать предлагать улучшенную версию этого процессора - «Эльбрус-8СВ»: с архитектурными улучшениями, увеличенной частотой, производительностью, памятью и т.д., рассказали TAdviser представители МЦСТ.

Из крупных заказчиков 8-ядерный процессор «Эльбрус» уже использует, например, МВД, некоторые нефтегазовые компании. А одна из «дочек» РЖД – компания «Элтеза» - внедряет вычислительные комплексы на базе защищенной программно-аппаратной платформы «Эльбрус» в системы управления движением поездов. Серверы и СХД на «Эльбрусах» используются и у телеком-операторов на узлах связи. Им его поставляет партнер МЦСТ - компания «Норси-Транс».

По цене отечественные процессоры пока в невыгодную сторону отличаются от импортных аналогов. В МЦСТ отмечают, что в микроэлектронной промышленности цена очень зависит от массовости выпуска продукции. Для того, чтобы произошло существенное снижение стоимости «Эльбруса», нужно на пару порядков увеличить объемы производства, говорит Василий Воробушков. А последние, в свою очередь, зависят от объемов заказа.

Технологические нововведения:

Система на кристалле, включающая контроллеры периферийных устройств (т.е. «южный мост» вносится в микропроцессор)
Аппаратная поддержка виртуализации, в том числе в кодах Intel x86–64
Масштабируемая векторизация до 48 флоп за такт
Аппаратная поддержка динамической оптимизации (рост производительности ядра)
Характеристики микропроцессора «Эльбрус 16СВ»:

Производительность – до 1,5 Тфлоп/с
Количество ядер – 16
Тактовая частота – 2 ГГц
Объем неинклюзивной кэш-памяти (L2+L3) – 40 Мб
ОЗУ – тип DDR4, четыре канала, темп – до 102 ГБ/с
Интерфейсы – PCIe 3.0, 1/10 Гб Ethernet, SATA 3.0, USB 3.0 и др.
Возможность объединения до четырех микропроцессоров на общей памяти
Аппаратно-программная совместимость с Intel x86, x86-64
Возможность защищенного исполнения программ
Темп межпроцессорного обмена – до 48 ГБ/с
Потребляемая мощность – около 100 Вт
Технология – 16 нм.
Количество транзисторов – ~6 млрд.
Площадь кристалла – ~400 мм²