Обзор процессоров эльбрус

Ссылки

  • В. Д. Анисимов, Г. С. Батырь, А. В. Меньшиков, В. Д. Шилин.  (недоступная ссылка). Публикации. Сайт инициативных астрономических проектов ПулКОН и LFVN (4 октября 2006). — О реальных применениях компьютеров Эльбрус-1, 2. Дата обращения 6 августа 2009.
  • . История отечественной вычислительной техники. Универсальные ЭВМ. Виртуальный компьютерный музей. Дата обращения 6 августа 2009.
  • В. В. Пржиялковский, Н. Л. Прохоров, Е. Н. Филинов. . Архив новостей. Виртуальный компьютерный музей (4 сентября 2000). — Развернутый комментарий к статье Ю. Ревича «Неизвестные ЭВМ» в газете «Известия» от 11.07.2000 известных советских разработчиков ЭВМ. Дата обращения 6 августа 2009.
  • Владислав Мещеряков.  (недоступная ссылка). Новости. CNews (30 июня 2008). Дата обращения 6 августа 2009.
  • Chip Man. . Chip Man’s Блог. Intel Galaxy (20 июля 2009). Дата обращения 6 августа 2009. (недоступная ссылка)
  • Виктор Картунов ака matik. . Ф-Центр (7 декабря 2005). Дата обращения 16 июня 2011.
  • Екатерина Мищенко. . «Индикатор». Медиахолдинг Rambler&Co (26 октября 2018). Дата обращения 2 февраля 2019.

Не берут под козырек

Несмотря на государственный курс на импортозамещение, в 2019 г. прошел ряд тендеров, в которых государственные заказчики в техзадании прописали требования, несовместимые с отечественными процессорами, а иногда и с программным обеспечением. Так, Главный центр инженерно-технического обеспечения и связи Федеральной службы исполнения наказаний заявил о намерении приобрести 7782 персональных компьютера, выделив на эти цели p302,1 млн — на российской ОС, но с «зарубежными» процессорами. ФГУП «Охрана» при Росгвардии составила техзадание на покупку ПК (почти на p40 млн), так, что оно исключило возможность использования в них каких-либо отечественных процессоров. Главный центр связи и защиты информации МВД также высказал желание потратить p183 млн на 3,5 тыс. моноблоков с зарубежными процессорами. Причем в отличие от двух предыдущих случаев, в МВД не желают иметь дело и с отечественными операционными системами.


Случаи отказа от отечественных продуктов там, где они вполне могли бы использоваться в госструктурах и госкомпаниях, до сих пор не редкость, но приведенные примеры — с ведомствами, знающими значение слова «приказ»…

Разработчики описывают свойства своего продукта ОС «Эльбрус»

Дистрибутив PDK «Эльбрус» имеет следующие особенности:

  1. Собственная пакетная база, оперативно пополняемая напрямую от разработчиков открытого программного обеспечения;
  2. Формат пакетов deb и программы управления пакетами dpkg и apt, как в Debian и Ubuntu, но собственная система сборки пакетов на основе .build-файлов, абстрагированных от известных дистрибутивов, будь то Debian, Red Hat или SuSE;
  3. Собственная инфраструктура разработки, поддерживающая изоляцию и воспроизводимость сборки пакетов, работу с зависимостями, использование распределённых сборочных кластеров, развитую мультиархитектурность, а также учёт всех архитектурных особенностей платформы Эльбрус;
  4. Поддержка режима кросс-сборки на все аппаратные архитектуры семейства «Эльбрус».

Российские процессоры Байкал-Т1 и Байкал-М

Если процессоры Эльбрус предназначены сугубо для компьютеров и готовы конкурировать с другими фирмами-изготовителями процессоров для ПК, то процессоры Байкал предназначены больше для промышленного сегмента и не столкнутся с такой жесткой конкуренцией. Однако уже разрабатываются и процессоры Байкал-М, которые можно будет использовать для настольных ПК.

Процессор Байкал-Т1

По данным Байкал Электроникс, процессоры Байкал-Т1 можно использовать для маршрутизаторов, роутеров и другого телекоммуникационного оборудования, для тонких клиентов и офисной техники, для мультимедийных центров, систем ЧПУ. А вот процессоры Байкал-М смогут стать сердцем для рабочих ПК, для промышленной автоматизации и для управления зданиями. Уже интереснее! Но подробной информации о технических характеристиках пока нет

Знаем только, что он будет работать на 8 ядрах ARMv8-A и будет иметь на борту до восьми графических ядер ARM Mali-T628 и, что тоже немаловажно, производители обещают сделать его очень энергоэкономным. Посмотрим, что из этого выйдет

Пока писал статью сделал запрос в АО «Байкал Электроникс», и ответ не заставил себя долго ждать. Уважаемый Малафеев Андрей Петрович (менеджер по связям с общественностью и корпоративным мероприятиям) любезно поделился с нами самой свежей информацией о процессоре Байкал-М.

Первые инженерные образцы процессора Байкал-М компания планирует выпустить уже осенью этого года. А дальше цитирую, дабы ни коем образом не исказить суть информации:

— Начало цитаты —

— Конец цитаты —


Что скажете, друзья? Российские процессоры вас впечатлили или оставили равнодушными? Лично я верю в великое будущее российских цифровых технологий!

Российский «убийца» Microsoft Office

Пакет офисных программ «Мой офис» представляет собой платформу совместного редактирования для всех типов документов и хранения файлов, а также полный набор современных офисных приложений для Windows, macOS, Linux, Android, iOS, Tizen, «Аврора». Продукт включает в себя также собственный почтовый сервер и клиент «Мой офис почта», который может быть развернут в инфраструктуре заказчика. С марта 2016 г. входит в Единый реестр российского ПО.

«Мой офис» в редакции «Стандартный» предназначен для работы с документами в государственных организациях и крупных коммерческих предприятиях. Работает без подключения к сети.

Развитием «Моего офиса» занимается отечественная компания «Новые облачные технологии». Разработка пакета начата 2013 г. с целью создания продукта, готового к эксплуатации в частном облаке.

Широким массам «Мой офис» стал доступен весной 2015 г. Он считается российским конкурентом Microsoft Office – наиболее популярного пакета офисных программ в масштабах всего мира. С 2017 г. продукт заработал на компьютерах «Таволга терминал», построенных на отечественных процессорах «Байкал».

В феврале 2018 г. импортозамещение офисного ПО состоялось в ТАСС – информагентство установило «Мой офис Стандартный» на рабочих местах своего административного аппарата.

В апреле 2019 г. CNews рассказывал о планах «Почты России» по переводу всех филиалов на «Мой офис» в течение ближайших трех лет.

Информация

Модуль МОНОКУБ является системной (материнской) платой выполненной в форм-факторе mini-ITX. Благодаря стандартному конструктиву, небольшим размерам и большому количеству поддерживаемых интерфейсов, плата МОНОКУБ, устанавливаемая в различные типы корпусов, имеет широкий круг применений. На ее основе можно собрать офисный компьютер, моноблок, мини-сервер, или сетевое хранилище данных.

МОНОКУБ оснащен контроллером периферийных интерфейсов (1991ВГ1Я), который обеспечивает поддержку наиболее распространенных на сегодняшний день интерфейсов USB 2.0, SATAII, eSATA, PCI-Express 1.0 х8 и COM-порт. В этот же чип интегрирован гигабитный Ethernet-котроллер, а соответствующий разъем выведен на заднюю панель. Там же размещены интерфейсы для ввода и вывода аудио, разъемы USB 2.0, а также DVI-видеовыход, работоспособность которого обеспечивает интегрированный на плату видеоадаптер. В качестве средства охлаждения процессора возможно использование кулеров под сокет LGA775, в том числе и низкопрофильных. На модуль МОНОКУБ возможна установка плат расширения c разъёмом PCI-Express x16 (будут использоваться 8 линий). На плату модуля выведено (X27) 6 каналов (8 контактов) программируемого интерфейса ввода/вывода GPIO, что может быть использовано для приема/генерации внешних сигналов управления. 

Успехи современных процессоров «Эльбрус»

В феврале 2020 г. CNews рассказал об итогах сравнительного тестирования производительности 8-ядерных процессоров «Эльбрус-8C» с тактовой частотой 1,3 ГГц, производимого с соблюдением норм техпроцесса 28 нм и способного выполнять до 25 операций за такт в каждом ядре, или до 250 млрд операций с плавающей запятой в секунду.

Для исследования были использованы ресурсы тематического проекта RakeSearch Карельского научного центра Российской академии наук. По итогам тестов выяснилось, что скорость однопоточных вычислений на «Эльбрус-8C» проигрывает современным процессорам для настольных ПК в два-четыре раза, но в то же время при сравнении с серверными процессорами разрыв уменьшается до полутора-двух раз.

Сравнение «Эльбрус-8C» с другими процессорами


С учетом того, «Эльбрус-8C» обладает меньшим числом ядер, вычислительных потоков и более низкой тактовой частотой, автор исследования сделал вывод о том, что его производительность на такт как минимум не хуже, чем у лучших десктопных и серверных процессоров.

В случае с десктопными процессорами в системе может быть только один процессор, в серверных системах на Xeon E5 — до двух CPU, но в случае с «Эльбрус-8С» в сервер можно поставить до четырех процессоров. Это существенно уменьшает отставание в ситуации, когда у Xeon E5-2683 v3, выпущенного в 2014 г., на один сокет приходится 14 ядер (и 28 потоков), а у «Эльбруса» — восемь. Двусокетной машине с 28 ядрами уже сейчас можно сопоставить машину на «Эльбрусе» с 32, заключил автор исследования.

В мае 2019 г. CNews также сообщил о том, что силами Институтом электронных управляющих машин им. И. С. Брука» (ИНЭУМ, входит в концерн «Автоматика» госкорпорации Ростех) и системного интегратора Группы РСК был создан первый в России суперкомпьютер на базе отечественных 8-ядерных процессоров «Эльбрус-8С».

Сервер на «Эльбрусах» для суперкомпьютера с водяным охлаждением

Суперкомпьютер для большей энергоэффективности получил охлаждение горячей водой и при необходимости может задействовать интерконнект «Ангара» отечественной разработки. Суперкомпьютер обладает высокой удельной вычислительной плотностью: при необходимости в одну стойку может уместиться 153 blade-сервера с четырьмя процессорами «Эльбрус-8С» каждый. В итоге пиковая производительность на один сервер составляет 0,5 Терафлопс, а производительность одной стойки достигает 75 Терафлопс.

Состав

Основным элементом модуля МВС4_2/C является многослойная печатная плата с установленными на ней интегральными микросхемами, соединителями cPCI и передней панелью.

Модуль МВС4_2/C содержит:

  • панель переднюю;
  • печатную плату;
  • системный контроллер («южный мост») E3SSB;
  • микросхемы BOOT E3SSB, ППЗУ E3SSB;
  • видеоконтроллер;
  • микросхемы BOOT VICON и ППЗУ VICON;
  • микросхему DAC (видео ЦАП);
  • контроллер Gigabit Ethernet;
  • микросхему RTC, NVRAM;
  • контроллер SATA;
  • контроллер USB;
  • контроллер Audio;
  • три моста PCI-PCI;
  • карту памяти CompactFlash type I, 16 GB;
  • кнопку RESET.

Блок-схема модуля МВС4_2/С:

E3SSB – системный контроллер («южный мост»);VICON – видеоконтроллер;BOOT – ПЗУ начальной загрузки;NVRAM – конфигурационная память;RTC – часы реального времени;SERIAL – последовательный интерфейс RS-232;PARAL – параллельный интерфейс IEEE 1284;КВВ – канал ввода-вывода;Bit IDE – интерфейс IDE системы двоичной трансляции;DAC — видео ЦАП;System Signals – системные сигналы;SATA – последовательный интерфейс IDE;Compact FLASH – накопитель на карте CompactFlash.

Состав

Структура модуля МВС/С

 


Микропроцессор двухъядерный МЦСТ R500S (1891ВМ3Я) – основной узел модуля. Выполнен на основе архитектуры SPARC V8 и представляет собой систему на кристале. Отвечает за выполнение арифметических, логических операций и операций управления в машинных кодах. Каждая микросхема 1891ВМ3Я имеет свой блок оперативной памяти (ОП) и может обращаться в память других микросхем. Микросхема содержит контроллер двух дуплексных каналов удалённого доступа RDMA, которые образовывают систему из 4 микросхем 1891ВМ3Я, соединённых в кольцо с помощью каналов RDMA. В качестве базового управляющего канала используется локальная сеть Ethernet, образованная соединением встроенных в микросхему контроллеров Ethernet 100. Таким образом, модуль МВС/C представляет собой 4-х машинный 8-ми процессорный вычислительный комплекс. Каждая из четырёх машин работает под управлением собственного комплекта операционной системы.

Оперативная память (ОП) у каждой машина блока своя. Ёмкость 1 Гбайт. Представляет собой съёмный модуль DDR SODIMM.

ПЗУ начальной загрузки служит для хранения программ начальной загрузки модуля и вычислительного комплекса и тестирования его узлов. Используется только для чтения.

Энергонезависимое запоминающее устройство NVRAM предназначено для хранения параметров конфигурации.

Часы реального времени RTC – электронная схема, предназначенная для учёта хронометрических данных (текущее время, дата, день недели и др.). представляет собой систему из автономного источника питания и учитывающего устройства.

Мультиконтроллер МС содержит контроллеры USB и IDE для подключения внешних устройств и линий связи.

Соединитель РМС предназначен для установки дополнительных контроллеров на шине PCI.

Заключение

Мы рассмотрели популярную 8-битную нейросетевую модель, которая успешно используется на x86 и ARM, которые составляют большую часть процессорного рынка на сегодняшний день. До тех пор, пока не начнут появляться железки с нейропроцессорами в составе, это самый широкий класс пользовательских устройств, на которых запускается распознавание. Однако ускорение при использовании 8-битных коэффициентов в нейронной сети не является ее неотъемлемым свойством и сильно привязано к архитектуре вычислителя. Так, оказалось, что архитектура Эльбрус хорошо приспособлена для вещественных вычислений (в плане числа вычислителей она лучше, чем x86 и ARM), а вот с операциями над целыми числами все не так хорошо: она предоставляет до 6 64-битных вещественных АЛУ, в то время как АЛУ для векторных целочисленных операций (64 или 128 битных) доступны лишь на 2 из 6 каналов каждого ядра процессора.

Тем не менее, мы реализовали умножение 8-битных матриц с 32-битными результатами промежуточных вычислений. Эта реализация оказалась сравнимой по вычислительной производительности с оптимизированной вещественной реализацией для процессоров с СК версии 3 (Эльбрус-4С), но не превосходит ее для процессоров с СК версий 4 и 5 (Эльбрус-8С и Эльбрус-8СВ).

Что это значит? Мы в очередной раз убедились, что архитектура целевого устройства крайне важна и должна учитываться при разработке. Так, уже ставшие привычными вычисления в целых числах плохо “ложатся” на Эльбрусы потому, что его вещественная производительность не ниже целочисленной. Это хорошо для каких-то алгоритмов и представляет трудности для других, поэтому при обсуждении методов повышения производительности не стоит забывать об особенностях оборудования. Ну а мы все еще можем ускорять сетки иначе, например, уменьшая число коэффициентов и/или упрощая их структуру.

Есть ли какой-то смысл в 8-битных моделях на Эльбрусе? Ну, возможно в экзотических ситуациях, когда необходимо экономить память на запоминающем устройстве или сжать модель, чтобы она помещалась в кэш-память или оперативную память (если доступ к запоминающему устройству особо медленный).

P.S. Статья написана по материалам нашей журнальной публикации Limonova E. E., Neyman-Zade M. I., Arlazarov V. L. Special aspects of matrix operation implementations for low-precision neural network model on the Elbrus platform // Вестник ЮУрГУ. Математическое моделирование и программирование. — 2020. — Т. 13. — № 1. — С. 118-128. — DOI: 10.14529/mmp200109.


С этим читают