МВК Эльбрус

«Эльбру́с» — серия советских супер-ЭВМ, разработанных в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) в 1970-х — 1990-х гг.

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 — порядка 15 млн оп/с. Главный конструктор серии — Всеволод Сергеевич Бурцев.

Эльбрус-2

МВК Эльбрус-2 — разработан в 1977—1984 гг., сдан в 1985 году. Производительность на 10 процессорах — 125 млн оп/с. 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 некоторе количество 10-процессорных. Использовался в ПРО Москвы А-135.

Эльбрус-1К2 и Эльбрус-Б

Основная статья: БЭСМ-6#Эльбрус-Б

Эльбрус-Б — это усовершенствованная версия БЭСМ-6, выполненная на интегральных микросхемах, в которой устранены некоторые ограничения архитектуры БЭСМ-6. Главный конструктор — Г. Г. Рябов.

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

Архитектура «Эльбрус-3» получила дальнейшее развитие в архитектуре микропроцессоров Эльбрус 2000 и Эльбрус 3M.

Эльбрус-3-1 (МКП)

МКП Эльбрус-3-1 в машинном зале

Конструктор А. А. Соколов. В 1993 году был успешно завершен первый этап Государственных испытаний «Эльбрус-3-1» на базе модульных конвейерных процессоров — МКП (премия имени С. А. Лебедева РАН).

Другие разработки

Существуют другие проекты, носящие название «Эльбрус».

Эльбрус-90микро

Эльбрус-90микро — вычислительный комплекс, основанный на микропроцессорах, совместимых с архитектурой

Электроника-ССБИС (Красный Cray)

Основная статья: Электроника СС БИС

Конструктор — В. А. Мельников, Институт Проблем Кибернетики АН.

Эльбрус-3М

Основная статья: Эльбрус-3М1

Вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1» — создан на основе EPIC процессора с архитектурой Эльбрус 2k фирмы МЦСТ. В режиме двоичной компиляции эмулирует системы команд SPARC; поставляется с операционной системой МСВС-Э (на основе 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.^[1]

В 2008 г будут построены 100 серверов «Эльбрус-3М» для оборонной отрасли. Производительность двухпроцессорной системы составляет 9,6 Гфлопс — для сравнения, процессор Intel Core 2 Duo 2,4ГГц обеспечит 1,3Гфлопс ^[2], а похожая по предназначению с «Эльбрусом» система 4-way Intel Itanium 2 1,6ГГц даст порядка 47 (сорок семь) Гфлопс ^[3]. Процессоры имеют площадь 189 мм², произведены по технологии 130-нм и содержат 75,8 млн транзисторов. Оригинальная архитектура E2K позволяет выполнять до 23 команд за такт и обеспечивает низкое энергопотребление: 0,4 Вт/Гфлопс^[4][5].

Следующие поколения процессоров Эльбрус-1С

В 2009 г планируется начало производства процессоров по технологии 90-нм. А компьютер получит 4 таких процессора с частотой 500 МГц. В планах дальнейшее развитие процессоров:

• «Эльбрус-4С» — 64-Гфлоп, 65 нм к 2012 г.
• «Эльбрус-16С» — 1-Тфлоп, 32 нм к 2018 г.

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 общее программное обеспечение (ОСПО), является языком класса Алгол. Он напоминает язык Алгол-68, основное различие состоит в динамическом связывании типов, которое поддержано 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 тэгов. В системе Эльбрус каждое слово памяти имеет кроме информационной части, содержащей элемент данных, ещё и управляющую часть — тэг 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 тэгов применялись в компьютере B5000 фирмы Burroughs Corporation. Среди пользователей Эльбруса ходила шутка: называть систему «Эль-Барроуз».

Элементарные типы данных

• 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 до 2²⁰ элементов. Разрешенные 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
• 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

Примечания

1. ↑ Новости ЗАО «МСЦТ» от 29 октября 2007 года
2. ↑ Linpack Benchmark Results On PCs
3. ↑ Intel® Math Kernel Library версии 9.1 — LINPACK
4. ↑ 100 % российский компьютер возродился // CNews 2008-06-30
5. ↑ 100 % российский компьютер представлен публике //CNews 2008-07-07 (видео)

Литература и публикации

• Пентковский В. М. Автокод Эльбрус. Принципы построения языка и руководство к использованию / под редакцией Ершова А. П. — М.: Наука, 1985
• Пентковский В. М. Язык программирования Эль-76. Принципы построения языка и руководство к пользованию, 364 с схем. 20 см, 2-е изд., испр. и доп. М. Наука 1989
• Сафонов В. О. Автокод Эльбрус: Учебное пособие — Л.: Издательство ЛГУ, 1982
• Сафонов В. О. Языки и методы программирования в системе Эльбрус / под редакцией Лаврова С. С. — М.: Наука, 1989 ISBN 5-02-013983-1

Ссылки

• Эльбрус-1,2
• От «Эльбруса-3» — к «Эльбрусу-2000»
• СуперЭВМ в России. История и перспективы — интервью с В. С. Бурцевым
• Кого и зачем вводят в заблуждение
• Заключение рабочей группы № 2 по архитектуре и программному обеспечению ЕР МВК «Эльбрус», из архива академика А. П. Ершова (+ то же в виде текста)
• Об «Эльбрусе» в журнале «Квант» № 8/1981
• 100 % российский компьютер возродился
• Российским компьютерам быть?
• О реальных применениях компьютеров Эльбрус-1

Перечень советских компьютеров

Агат | Алеста | Апогей БК-01 | Арагац | Ассистент-128 | ATM Turbo | Башкирия-2М | БЭСМ | Беста | Вектор-06Ц | Весна | ПК8000 (Веста, Сура, Хобби) | Днепр | Дубна 48К | ДВК | ЕС ЭВМ | ЕС ПЭВМ | Искра-1030 | Искра-1256 | Искра 226 | Истра-4816 | Ириша | Киев | КВМ-1 | КОМПАН | Корвет | Криста | Львов ПК-01 | М-13 | М-20 | МАРС | Микро-80 | Микроша | Минск | МИР | МЭСМ | Наири | Нейрон И9.66 | Орион-128 | Партнер 01.01 | Пентагон | Поиск | Проминь | ПС-2000, ПС-3000 | Раздан | Радон | Радио-86РК | Радуга | Рута-110 | Сетунь | Символ | Скорпион | СМ ЭВМ | Снег | Союз-Неон ПК-11/16 | Специалист | Стрела | СВС | ЦУМ-1 | УКНЦ | УМ | Урал | Хоббит | Электроника 60 | Электроника 85 | Электроника 901 | Электроника С5 | Электроника БК | Электроника Д3-28 | Электроника МС 1502 | Электроника СС БИС | Эльбрус | ЮТ-88