Elbrus (datorfamilj)

Elbrus  är en serie sovjetiska och ryska superdatorer utvecklade vid Institute of Fine Mechanics and Computer Engineering (ITMiVT) på 1970- och 1980-talen under ledning av Vsevolod Sergeevich Burtsev . Produktionen utfördes vid Zvezda Zagorsk Electromechanical Plant (ZEMZ) . Arkitekturen hos Elbrus-3, vars utveckling började i slutet av 1980-talet, skilde sig fundamentalt från tidigare modeller. Elbrus-3-prototypen testades, men sattes inte i massproduktion.

Seriemodeller

Elbrus-1

Multiprocessor datorkomplex (MCC) "Elbrus-1"  - utvecklad 1973-1979, överlämnad till den statliga kommissionen 1980. Byggd på basis av TTL -mikrokretsar. Produktivitet - upp till 12 miljoner op/s i E1-10-konfigurationen med tio CPU: er [1] . Seriens chefsdesigner är Vsevolod Sergeevich Burtsev .

Elbrus-2

MVC "Elbrus-2"  - utvecklad 1977-1984, driftsatt 1985. Prestanda på 10 processorer (varav 2 ansågs redundanta) - 125 miljoner op/s [2] . Byggd på basis av ESL integrerade kretsar IS-100 (liknande Motorola 10000-serien), på grund av den höga strömförbrukningen, krävde den ett kraftfullt kylsystem. Enligt Boris Babayan producerades totalt upp till 200 Elbrus-2-maskiner med olika antal processorer [3] .

Används vid styrning av radarn "Don-2H" [4] [5] .

Enligt informationen från " Röda stjärnan " daterad 1 mars 2001, används Elbrus-2 i "andra generationens missilförsvarssystem, MCC, Arzamas-16 och Chelyabinsk-70 " [6] .

Används i Moskvas missilförsvarssystem A-135 [7] .

• CPU
  • Inrymt i tre skåp
  • Kommandosystem - oadresserad, stack, omvänd polsk notation används
  • Klockfrekvens - 20 MHz
  • Gibson-3-blandningskapacitet — 12,5 miljoner op/sek
• Bagge
  • logisk organisation - taggad, paginerad (sidstorlek - 512 ord)
  • fysiskt - upp till 16 miljoner ord (24-bitars fysisk adressering) med en storlek på 80 bitar (varav 8 kontroller), motsvarande volym - 144 MB
  • byggd på DRAM-chips ZU565RUZV (16K * 1)
  • trenivåinterfoliering används [8]
• Externt minne [9]
  • På magnetiska trummor  - från 8,5 till 136 MB
  • På flyttbara magnetiska skivor  - från 34 till 700 MB
  • På magnetband  - från 70 till 560 MB

Elbrus-1K2 och Elbrus-B

Elbrus-1K2 (även känd som SVS [10] [11] slang för "System Reproducering System" [10] ) utvecklades på basis av Elbrus-2 komponenter och teknologier för att ersätta BESM-6. Behöll full mjukvarukompatibilitet med sin föregångare. Ett 60-tal bilar tillverkades. [12]

" Elbrus-B " (eller "Elbrus-1K-B" ) är en 64-bitars flyttalsprocessor med en förlängning av instruktionssystemet, vilket inkluderar arbete med bytes. Elementbas, liknande "Elbrus 1-K2" och "Elbrus-2", men ett oberoende ingångs-utgångssystem (utan en I/O-processor) och ett konfigurationsalternativ för flera maskiner. Chefsdesigner - M. V. Tyapkin.

Elbrus-3

MVC "Elbrus-3"  - utvecklades 1986-1994 av en grupp anställda vid Institutet för finmekanik och datorteknik under ledning av B. A. Babayan på grundval av helt nya arkitektoniska idéer. MVC Elbrus-3 var tänkt att innehålla 16 superskalära processorer med ett VLIW- instruktionssystem. Blev inte satt i produktion.

Elbrus-3-arkitekturen utvecklades vidare i arkitekturen för Elbrus 2000- och Elbrus-3M1-mikroprocessorerna . [13]

Elbrus-3-1

Designer A. A. Sokolov . 1993 slutfördes det första steget av de statliga testerna "Elbrus-3-1"  - MCP ( modulär transportörprocessor ) ( S.A. Lebedev-priset från den ryska vetenskapsakademin ) framgångsrikt. I MCP var huvudtanken möjligheten att koppla ihop processorer med olika specialiseringar (radarbearbetning, strukturell bearbetning, snabba Fouriertransformationer etc.). MCP:n hade flera kommandoräknare, så den kunde hantera flera kommandoströmmar. Upp till fyra instruktionsströmmar exekverades samtidigt på ett enda minnesfält i processorn.

Arkitektur av Elbrus-1,2

Den största skillnaden med Elbrus-systemet är dess fokus på 1980-talets högnivåspråk . Det finns inga assemblerspråk i systemet. Basspråket är Autocode Elbrus El-76 (författare V. M. Pentkovsky ), i vilket systemomfattande programvara (OSPO) skrivs, är språket i Algol -klassen . Det liknar språket Algol-68. Den största skillnaden är dynamisk typbindning , som stöds i hårdvaran. Under kompileringen översattes El-76-programmet till icke-operandkommandon för stackarkitekturen.

Den största skillnaden mellan Elbrus-arkitekturen och de flesta befintliga system är användningen av taggar. I Elbrus-systemet har varje minnesord, förutom informationsdelen som innehåller dataelementet, även en kontrolldel - elementtaggen, på basis av vilken processorns hårdvara dynamiskt väljer den önskade operationsvarianten och styr typerna av operander .

Mycket liknande principer: Algol som kontrollspråk och märkningssystem användes i B5000 -datorn Arkiverad 30 november 2018 på Burroughs Corporation Wayback Machine . Det var ett skämt bland Elbrus-användare: att kalla systemet "El-Burroughs".

Elementära datatyper

• heltal av två format - ett ord (64 bitar) och ett halvord (32 bitar)
• reella tal i tre format - ord, halvord och dubbelord (128 bitar)
• set - en generalisering av språkdatatyperna bool (boolean), char (tecken), alfa (en kort sträng placerad i ett ord), bytes (en sekvens av byte av ett ord)

Minneshantering

Hårdvaran och operativsystemet implementerar en flexibel mekanism för att hantera virtuellt minne (kallas "matematisk" i dokumentationen). Programmeraren ges möjlighet att beskriva arrayer upp till 220 element i storlek. Tillåtna matriselementformat: bit, siffra (4 bitar), byte, halvord (32 bitar), ord (64 bitar), dubbel precisionsord (128 bitar). Varje uppgift ges 232 ord.

Programvara

• Operativsystem, filsystem, El-76 programmeringssystem , OSPO flerspråkiga komponenter - ITMiVT
• Fortran , Kobol , PL/1 , Algol  - Novosibirsk filial av ITMiVT (nu [14] JSC " Novosibirsk Institute of Program Systems ")
• Pascal , KLU, ABV, REFAL , Snobol -4, Diashag, Fort  - Leningrad University , 1986 (Arbetar under OSPO-kontroll. Det finns kommunikationsmedel med procedurer på El-76).
• Intelligent programmeringssystem MIS, Lisp — Institutet för cybernetik vid USSR Academy of Sciences
• Simula-67  – Rostovs universitet

MCST-utvecklingen

Elbrus-90micro

Elbrus-90micro är ett datorsystem baserat på mikroprocessorer i MCST-R- serien med SPARC-arkitekturen .

Elbrus-3M

Datorkomplexet Elbrus-3M1 skapades på basis av VLIW- processorn med Elbrus 2k - arkitekturen från MCST- företaget [15] . Emulerar x86 -instruktionsuppsättningen i binärt kompileringsläge ; levereras med operativsystemet MCVS-E ( baserat på Linux 2.6.14), ett programmeringssystem med en optimerande kompilator , ett binärt kompileringssystem, ett system med test- och diagnostikprogram, verktyg för att säkerställa mjukvarukompatibilitet med Elbrus-2 multiprocessordatorsystem (MVK) och "Elbrus-1". Godkända statliga prov [16] .

I SPEC-testet gick Elbrus med en klockfrekvens på 300 MHz i x86-plattformens kompatibilitetsläge om Pentium III 500 MHz.

Det antogs att under 2008 skulle 100 Elbrus-3M-servrar för försvarsindustrin byggas. Den teoretiska prestandan för ett system med dubbla processorer som körs på 300 MHz är 4,8 Gflops (64-bitars dubbel) - som jämförelse, en Intel Core 2 Duo 2,4 GHz-processor = 19,2 Gflops (64-bitars dubbel), dual-core Itanium 2 1,66 GHz - 13,2 Gflops (64-bitars dubbel), quad-core Sandy Bridge 3,8 GHz = 121,6 Gflops (64-bitars dubbel). Elbrus-processorer har en yta på 189 mm² , är tillverkade med 130- nm -teknik och innehåller 75,8 miljoner transistorer. Den ursprungliga E2K-arkitekturen tillåter upp till 23 operationer per klocka och ger låg strömförbrukning: 0,4 W/Gflops [17] [18] .

KM-4

I december 2012 fick CJSC "MCST" en pilotsats av monoblockdatorer "KM-4" utrustade med moderkortet " Monocub Archival copy daterad 3 juli 2014 på Wayback Machine " [19] , byggd på basis av Elbrus-2C + processor och South Bridge KPI Arkiverad 2 juli 2014 på Wayback Machine .

Se även

• Elbrus (processorer)
• Försvarsmaktens mobila system
• Obligatorisk åtkomstkontroll
• LINTER [20] .

Anteckningar

1. ↑ Zamorin, Myachev, Selivanov. «Datorer, system och komplex. Katalog." - M. Energoatomizdat, 1985, kapitel 3.4 "Komposition och tekniska egenskaper hos Elbrus-1 MVK" s. 144-145
2. ↑ Superdator i Ryssland. Historia och framtidsutsikter. Akademiker vid Ryska vetenskapsakademin V. S. Burtsev berättar  // Elektronik: NTB. - 2000. - Nr 4 . - S. 5-9 . (ryska)
3. ↑ 100 % rysk dator återupplivad , CNews.ru . Arkiverad från originalet den 3 april 2017. Hämtad 3 april 2017.
4. ↑ Stanislav Turkin (tidningen Vzglyad), försvarsministeriet visade vardagen för missilförsvarssystemet i Moskva Arkivkopia daterad 19 januari 2013 på Wayback Machine // Army-news.ru, 2012-11-05 “Radarkontroll är utförd med den sovjetiska superdatorn Elbrus-2 från mitten av 1980-talet.”; originalmaterial Arkiverat 29 oktober 2012 på Wayback Machine
5. ↑ PRO-radar Arkiverad kopia av 23 januari 2012 på Wayback Machine // OJSC RTI im. A. L. Mints "Radarns funktion tillhandahålls av dess ... multiprocessordatorkomplex, bestående av 4 processorer av Elbrus-2 MVC,"
6. ↑ Andrey GARAVSKY, The Conquest of Elbrus Arkivkopia daterad 11 september 2013 på Wayback Machine // Red Star, Weapons of Russia, 1 mars 2001
7. ↑ Vasilij Gubarev. Informatik. Förr, nutid, framtid . — Liter, 2017-01-12. - S. 200. - 433 sid. — ISBN 9785457385504 . Arkiverad 4 april 2017 på Wayback Machine
8. ↑ Masich G.F. Internationella utställningskomplexet "Elbrus-2" (.htm)  (otillgänglig länk) . IMSS UB RAS . Hämtad 23 augusti 2010. Arkiverad från originalet 16 maj 2010. (ryska)
9. ↑ V.S. Burtsev. Parallellism av beräkningsprocesser och utvecklingen av arkitekturen för superdatorn i Elbrus MVK . Oil and Gas (1998). Hämtad 11 juli 2014. Arkiverad från originalet 20 juli 2013. (obestämd)
10. ↑ 1 2 Nostalgisida för BESM-6 . Hämtad 29 augusti 2010. Arkiverad från originalet 27 augusti 2011. (obestämd)
11. ↑ SVS datorarkitektur . Hämtad 13 mars 2020. Arkiverad från originalet 16 januari 2021. (obestämd)
12. ↑ Ivan Kartashev. Elbrus. Legendens historia (.htm)  (länk ej tillgänglig) .  (ryska)Computerra -Online (1 juli 2004). Hämtad 23 augusti 2010. Arkiverad från originalet 5 februari 2010.
13. ↑ Elbrus E2K Speculations - X-bit labs (inte tillgänglig länk) . Hämtad 9 augusti 2009. Arkiverad från originalet 4 mars 2016. (obestämd) 
14. ↑ NF ITMiVT USSR Academy of Sciences . Hämtad 28 juli 2013. Arkiverad från originalet 26 november 2013. (obestämd)
15. ↑ Release av datorkomplexet Elbrus-3M1
16. ↑ Nyheter om CJSC "MSCT" daterad 29 oktober 2007 (.doc)  (otillgänglig länk) . mcst.ru. _ Hämtad 28 juni 2009. Arkiverad från originalet 11 maj 2011. (ryska)
17. ↑ Vladislav Meshcheryakov. 100% rysk dator återupplivad (otillgänglig länk) . CNews (30.06.08, 11:06). Hämtad 28 juni 2009. Arkiverad från originalet 22 maj 2009. (ryska) 
18. ↑ Vladislav Meshcheryakov. 100 % rysk dator presenterad för allmänheten (otillgänglig länk) . CNews (07.07.08, 19:46). Hämtad 28 juni 2009. Arkiverad från originalet 16 september 2009. (ryska) 
19. ↑ En pilotsats av monoblock-datorer baserade på Elbrus-2C+-mikroprocessorn producerades (otillgänglig länk) . Officiell sida för CJSC "MCST" . Datum för åtkomst: 4 januari 2013. Arkiverad från originalet 3 juli 2014. (obestämd) 
20. ↑ DBMS-databaser . Hämtad 25 januari 2019. Arkiverad från originalet 26 januari 2019. (obestämd)

Litteratur och publikationer

• Pentkovsky V. M. Autokod Elbrus. El-76. Principer för att bygga ett språk och en guide att använda / redigerad av A.P. Ershov. - M . : Nauka, 1982. - 352 s. Arkiverad 14 mars 2017 på Wayback Machine
• Pentkovsky V. M. Programmeringsspråk El-76. Principer för att bygga ett språk och en guide att använda . — 2:a uppl., rättad. och ytterligare - M. : Nauka, 1989. - 364 sid. Arkiverad 14 mars 2017 på Wayback Machine
• Safonov V.O. Autocode Elbrus: Lärobok. - L . : Leningrads universitets förlag, 1982.
• Safonov V. O. Programmeringsspråk och metoder i Elbrus-systemet / redigerad av Lavrov S. S. - M . : Nauka, 1989. - ISBN 5-02-013983-1 . Arkiverad 14 mars 2017 på Wayback Machine
• Kim A. K., Perekatov V. I., Ermakov S. G. Mikroprocessorer och datorsystem i familjen Elbrus . - St Petersburg. : Peter, 2013. - ISBN 978-5-459-01697-0 .

Länkar

• Korolev, LN Multiprocessor datorsystem Elbrus  // Datorstrukturer och deras programvara: Ch. ed. fysisk-matta. liter: konto. lösning för universitet inom specialiteten "Tillämpad matematik". - 2:a, reviderad. och ytterligare — M  .: Nauka, 1978. — S. 166−169. — 352 sid.
• A. P. Ershov et al. Slutsats av arbetsgrupp nr 2 om arkitektur och mjukvara för EP:n för Elbrus International Exhibition Complex . Elektroniskt arkiv av akademiker A.P. Ershov . Institutet för informatiksystem. A. P. Ershov SB RAS (20.04.1984(?)). - (+  samma i form av text ). Hämtad: 6 augusti 2009. (ryska)
• Babayan, B. Multiprocessor datorkomplex "Elbrus"  : [ rus. ] // Kvant  : tidskrift.- 1981. - Nr 8. - S. 54−57.
• Dubova, Natalia. Från Elbrus-3 till Elbrus-2000  : [ rus. ] // Computerworld Ryssland: tidskrift - 2000. - Nr 27-28 (20 juli).
• Ivanov, A. Akademiker S. A. Lebedevs skola i utvecklingen av inhemsk datorteknik  : [ rus. ] // Elektronik: NTB. - 2002. - Nr 6. - S. 48−54.
• V.D. Anisimov, G.S. Batyr, A.V. Menshikov, V.D. Shilin. Ryska federationens kontrollsystem för yttre rymden (otillgänglig länk) . Publikationer . Initiativplats för astronomiska projekt Pulkon och LFVN (4 oktober 2006). - Om de verkliga tillämpningarna av datorer Elbrus-1, 2. Datum för åtkomst: 6 augusti 2009. Arkiverad 17 september 2009. (ryska) 
• Familj av datorer "Elbrus" . Inhemsk datortekniks historia. Datorer för allmänna ändamål . Virtuella datormuseum. Hämtad 6 augusti 2009. Arkiverad från originalet 17 augusti 2007. (ryska)
• V. V. Przhiyalkovsky, N. L. Prokhorov, E. N. Filinov. Vem blir vilseledd och varför ? Nyhetsarkiv . Virtuella datormuseet (4 september 2000). - En utökad kommentar till artikeln av Yu. Revich "Okända datorer" i tidningen "Izvestia" daterad 11.07.2000 av välkända sovjetiska datorutvecklare. Hämtad 6 augusti 2009. Arkiverad från originalet 20 juli 2013. (ryska)
• Vladislav Meshcheryakov. 100% rysk dator återupplivad (otillgänglig länk) . Nyheter . CNews (30 juni 2008). Hämtad 6 augusti 2009. Arkiverad från originalet 16 september 2009. (ryska) 
• ChipMan. Intervju med Boris Babayan (del 1) . Chip Mans blogg . Intel Galaxy (20 juli 2009). Hämtad: 6 augusti 2009. (ryska)  (otillgänglig länk)
• Viktor Kartunov aka matik. Något om Elbrus-2000 . F-Center (7 december 2005). Hämtad 16 juni 2011. Arkiverad från originalet 11 december 2013. (ryska)
• Ekaterina Mishchenko. Elbrus höjder: från 64 megabyte till 10 kilogram . Vad datorutvecklare gjorde i Sovjetunionen medan Wozniak uppfann Apple . "Indikator" . Rambler&Co mediainnehav (26 oktober 2018) . Hämtad 2 februari 2019. Arkiverad från originalet 12 februari 2019. (ryska)