Какие процессоры используются в российских госструктурах. Новые российские компьютеры: характеристики, подробности, разъяснения. Решения на базе SPARC

Как мы дошли до жизни такой?

Перво-наперво очень рекомендуется ознакомиться с двумя буквально программными статьями на "Хабре": раз ("Микроэлектронная индустрия в России ") и два ("Почему в России почти нет гражданского/коммерческого высокотехнологичного производства?") . В целом они до сих пор актуальны — с поправками в некоторых цифрах, но суть, впрочем, не изменилась. Также полезно ознакомиться с историей о том, какие решения были приняты в СССР, — хотя бы на примере НИЦЭВТ . Напомним, что в 60-х пришли к выводу о необходимости создания серии мощных, унифицированных ЭВМ с единой архитектурой (ЕС ЭВМ) и в качестве основы для таковой была выбрана IBM System/360, хотя многие до сих пор считают этот выбор неудачным, потому что надежды на переиспользование стороннего ПО в итоге не оправдались. Более того, затраты на софт, по мнению некоторых исследователей, оказались много выше, чем на «железо». В этой истории есть несколько важных нюансов. Во-первых, тогда это было вполне законно, так как патентовалось обычно конкретное исполнение, а не сама архитектура. Представительство IBM появилось в СССР аж году, а оборудование в том числе и закупалось.

Во-вторых, выбор конкретной архитектуры занял не один год. Конкурентом IBM в этом вопросе была британская ICL, которая была готова продать лицензии со всей документацией и исходными кодами. По иронии судьбы ICL уже сама в 1991 году выкупила долю Казанского завода электронно-вычислительных машин и создала совместное предприятие. А после упразднения головной корпорации в 2013-м только российское подразделение, сильно разросшееся, стало работать под этим брендом. Наконец в-третьих, в СССР разработку собственных вычислительных систем вовсе не забросили, хотя и уделялось этому меньше внимания. Кроме того, за IBM вскоре последовали клоны PDP, а затем вообще стали копировать все хоть сколько-нибудь заметные на западном рынке архитектуры, процессоры, ПК, микроконтроллеры, периферию, софт и так далее.

Зачастую без оглядки на патенты и лицензии. Получалось всё это с переменным успехом. Что-то улучшали, что-то ухудшали, но в итоге всё это так или иначе работало и, что важно, с экономической точки зрения было вполне оправданно. Хотя многое и закупалось, пусть тоже не всегда и не совсем легально. С другой стороны, в отношении СССР с 1980 года в рамках программы КоКом (CoCom) были введены запреты — в том числе и на поставку вычислительной техники. Если вам интересна история, то можно начать знакомство с книги «Информационные технологии в СССР. Создатели советской компьютерной техники» за авторством Ю. Ревича. После распада ситуация поменялась кардинально — почти всё можно было купить или лицензировать, были бы деньги.

⇡ Наше или не наше?

В связи с этим очень часто возникают споры. Если купили, например, лицензию на ядра и прочие IP-блоки, довели всю конструкцию до ума и отправили на производство за рубеж, то отечественное ли это изделие — или всё-таки нет? А если самостоятельно сделали схему под чужую систему команд? А если полностью выкупили всё-всё, но производят в России? В проекте Минпромторга , если коротко, предполагается двухуровневая классификация. В обоих случаях компания-разработчик юридически обязана быть российской. Для чипов первого уровня она должна заниматься разработкой «структуры, логической и (или) электрической принципиальной схемы, топологии, <…> ПО» , а «производство интегральной схемы, включая транзисторный цикл и изготовление слоев металлизации, осуществляется на территории РФ» . При этом вполне допускается покупка лицензий у любых компаний.

Для чипов второго уровня всё несколько проще. Тут нужно, чтобы права на топологию были в РФ, а выпускать микросхемы можно где угодно, но только если внутри страны нет требуемой производственной базы. Критерии вообще-то вполне справедливые, потому что покупка лицензий и готовых блоков — это даже не полдела. Перевести абстрактную «логику» в массовое производство «кремния», попутно обеспечив всё это программной платформой, очень непросто, особенно при уменьшении техпроцесса. К тому же многие почему-то любят говорить именно про микропроцессоры, но забывают о десятках категорий других или IP-блоков — какие-нибудь микроконтроллеры или просто контроллеры периферии/шин не менее важны. Опасения по поводу внедрения закладок в исходники или на этапе зарубежного производства небезосновательны, но, видимо, сочтены или слишком труднореализуемыми, или легко выявляемыми — ну или и то и другое. Да и в целом векторов атак намного больше.

Кроме того, ещё есть большая и важная область создания готовых продуктов, решений, систем. Просто для примера — компания YADRO занимается созданием СХД на базе платформы OpenPOWER. О некоторых аспектах работы она открыто рассказывает . Компания хоть и отнекивалась долгое время, но, похоже, именно её решения в комплексе «Купол» используются для реализации «пакета Яровой» на сети "Мегафон ". Это тоже огромная инженерная работа и пример импортозамещения. С последним, правда, не всё так гладко . С другой стороны, замещение это далеко не всегда нужно. Приятно, конечно, потешить собственное самолюбие, попытавшись побороться в гражданском секторе с крупными западными игроками, но экономически это просто самоубийственно.

Поэтому вкладываются только в критически важные области, где в случае эмбарго есть риск остаться ни с чем: ВПК и ТЭК в первую очередь, а также в связь, медицину, космос. С этим, кстати, связано ещё несколько особенностей нашего рынка. Во-первых, практически невозможно найти детальную публичную информацию о реальных объёмах производства и конкретных заказчиках. Во-вторых, немало продукции имеет радиационно стойкое исполнение, расширенный температурный режим работы и прочие прелести. В-третьих, большинство разработчиков формально являются независимыми коммерческими предприятиями, но нередко складывается ощущение, что фактически деньги они прямо или опосредованно получают от единственного заказчика — государства и его структур. Иными словами, далеко не всегда и везде они конкурентоспособны на мировом рынке.

⇡ Тоньше работать надо?

В частности, очень часто попрекают отечественное производство микроэлектроники отсутствием современных техпроцессов. Среди крупных заводов есть "Микрон ", "Ангстрем " и "Ангстрем-Т ", на которых доступны нормы вплоть до 90 нм, а когда-нибудь появится и 65 нм. Имеются и другие, более мелкие производственные площадки для норм микрометрового уровня или толще. Естественно, для действительно сложной электроники вроде CPU или SoC техпроцесс может быть критически важным, но для всего остального это далеко не всегда так. Вообще, подавляющее большинство компаний-разработчиков электроники уже давно перешли в стадию fabless, отдав производство на откуп профессионалам или изначально не вкладываясь в постройку собственных фабрик.

В свежем отчёте TSMC за второй квартал можно найти хорошую иллюстрацию. На современные нормы 10 нм приходится только 13 % заработка, 16/20 нм и 28 нм приносят 25 % и 23 % соответственно. При этом до сих пор сохраняются линии на 250 нм и толще. Обратите внимание, что речь в отчёте идёт о деньгах, а не о количестве кристаллов или пластин. Более старые техпроцессы дешевле современных, так что в реальности объёмы поставок чипов с суперкрошечными транзисторами существенно меньше, чем с относительно крупными. Просто так за «тонкостью» гнаться смысла нет. Вот с этим знанием можно приступить к знакомству с отечественной продукцией. В части мы рассмотрим CPU и SoC на базе зарубежных архитектур, а во обратимся к собственным разработкам. В обзор включены только наиболее интересные и заметные решения, а также несколько оригинальных архитектур и DSP. Вся информация получена из открытых источников, а некоторые технические нюансы опущены или осознанно упрощены для простоты понимания.

Покорение «Эльбрусом»: процессор по-русски

В Интернете разошлась новость о том, что выпущен первый настольный компьютер с российским процессором «Эльбрус-4С» – и понеслось: «Вы можете поиграть в пасьянс, не закрывая блокнот, всего за 200000 рублей, гы-гы, а уже есть компьютеры размером с брелок менее чем за сто баксов, хе-хе…»

Для чтения таких новостей необходимо постоянно держать в голове два постулата: во-первых, подавляющее большинство журналистов понятия не имеет о том, о чём пишет; во-вторых, современный формат подачи новостей – это именно «А-а-а, какой кошмар!». Не говоря уж о том, что большинство СМИ в той или иной степени либеральны, и всегда готовы попытаться охаять Россию .

Что ж, давайте разберёмся с фактами , не кидаясь ни в либерализм, ни в ура-патриотизм. Что при этом ненавязчиво так «забывается»?

Во-первых , это – опытное производство. Штучное, практически предназначенное для окончательного тестирования. Стоимость ручного/лабораторного производства с промышленным оптовым сравнивать в принципе недопустимо: «5 мая СМИ сообщили о том, что российская компания МЦСТ объявила о начале продаж первых персональных компьютеров “АРМ Эльбрус-401” и серверов “Эльбрус-4.4” на базе российского процессора “Эльбрус-4С”… пока для заказа доступен только персональный компьютер “АРМ Эльбрус-401”. Сервер “Эльбрус-4.4” появится летом 2015 года. “АРМ Эльбрус-401” из первой тестовой партии обойдётся заказчикам по цене порядка 200 тысяч рублей. Однако к концу года, когда устройство планируется запустить в серийное производство, его стоимость “существенно снизится”…»

Во-вторых , большинство журналистов и читателей в меру своей недоразвитости автоматом считают, что компьютер оценивается по тому, как тянет графику последних игр, образно говоря. Но читаем: «Эльбрус-401 разработан на базе микропроцессора Эльбрус-4С и предназначен для оборудования автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов, организации микросерверов и информационных терминалов, применения в промышленной автоматизации и в системах с повышенными требованиями к информационной безопасности ». Это – не домашний компьютер, а промышленный. Совсем другие требования! Погуглите сами цены на промышленные компьютеры и их характеристики, удивитесь, если ранее не были в теме. Для них важны три параметра: надёжность, надёжность и ещё раз надёжность , и на её алтарь спокойно приносятся в жертву гигагерцы, гигабайты, бантики сбоку и новомодные разъёмы. При этом, как правило, требуется работа в реальном времени – что существенно отличается от «просто быстрой работы». Даже та «мелочь», что наш процессор не требует специального охлаждения – важна.

Обратили внимание, что продажи объявлены лишь для юридических лиц? Обычному пользователю такой компьютер не нужен – по сути, это тестовое железо для промышленных программистов, просто «то же самое железо» на столе куда удобнее, чем уже вмонтированное в промышленное устройство. Со временем «Эльбрус » (точнее, его потомки) станут трудиться на всех стратегически важных местах, где применение импортных комплектующих попросту опасно по соображениям безопасности.

В-третьих , рукопожатные журналисты исполнили хоровую оду «Вой по Бабаяну»: мол, он «Эльбрус» создал, а в «этой стране» его не оценили, и он эмигрировал в Intel со всеми своими супергениальными наработками. Не буду здесь пересказывать все легенды на эту тему, просто ознакомьтесь с давней статьёй «Ф-центра» про эту, можно честно сказать, афёру . Говоря своими словами, имел место грандиозный попил, увод в Intel команды разработчиков и намеренная работа против репутации России в области разработки процессоров, при этом «Эльбрус» Бабаяна и тот, о котором мы говорим сегодня – просто «однофамильцы». При этом в МЦСТ работал не только Бабаян, и вот этот «не только Бабаян» сейчас и достиг уровня производства и практического применения.

В-четвёртых , производительность. Опять же, если читатель хоть как-то интересовался темой производительности, то должен помнить, как Intel и AMD соревновались, кто в каком тесте побеждает – включая написание новых, которые использовали новые особенности моделей, но ещё долгое время не используемых разработчиками программного обеспечения. А тут – принципиально различные архитектуры, и сравнивать производительность «в лоб" просто некорректно. Вот короткое видео на тему с пояснениями:

Да, ко времени выпуска в 1991 году МС 1504 устарел напрочь.

Однако тут нельзя забывать, что отставание по микроэлектронике было – и тут оно начало по факту сокращаться. К Горбачёвской «перестройке» СССР вообще имел очень крупный экономическо-технологический задел: экономика потихоньку росла в целом, в плане космоса мы были впереди всех, и на этом можно было очень некисло зарабатывать, были уникальные разработки и в других областях – от ускорителей и до экранопланов, вот и в компьютерном плане подтягивались на мировой уровень. Более того, и в плане обороны и международной ситуации было всё устойчиво. Внутри страны можно было уже заняться и лёгкой промышленностью на потребном уровне, освободив часть ресурсов. Другими словами, к концу XX века Советский Союз осуществил бы «переход от количества к качеству» в области высоких технологий, а в плане быта решил бы проблему «джинсов и жвачек». После чего «парадная витрина капитализма» сдулась бы сама собой.

Более подробную и разнообразную информацию о событиях, происходящих в России, на Украине и в других странах нашей прекрасной планеты, можно получить на Интернет-Конференциях , постоянно проводящихся на сайте «Ключи познания» . Все Конференции – открытые и совершенно безплатные . Приглашаем всех просыпающихся и интересующихся…

НИКС – ЛУЧШИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ В РОССИИ!

В кабинетах начальников и в производственных цехах, на столах слуг народа и в Вооруженных Силах, в Москве и по всей России вот уже более 20 лет работают НИКС – по-настоящему , придуманные, собранные и протестированные на собственном производстве компании НИКС в Москве.

Компания НИКС стала одной из первых в России компаний, производящих . С 1991 года НИКС занимается импортозамещением, поставляет лучшие, тщательно протестированные и соответствующие всем нормам и стандартам по всей России для всех областей применения. для разработок и производства, тихие и недорогие для офиса и учебы, специализированные микрокомпьютеры для образовательных и государственных учреждений, а также моноблоки «все-в-одном», сервера, и мощные для самых искушенных пользователей.

Выпуск отечественных компьютеров под собственной торговой маркой – трудная задача, которая по силам только самым крупным и опытным игрокам компьютерного рынка. Самые лучшие НИКС собираются на высокотехнологичных производственных линиях, проходят этап тщательных проверок и сертификаций, а каждая собранная модель отдельно тестируется на стабильность и работы всех компонентов, что гарантирует абсолютную работоспособность и огромный ресурс каждого собранного компьютера НИКС.

Уникальное, не имеющее аналогов производство компании НИКС позволило выпустить колоссальный модельный ряд компьютеров для всех существующих областей применения, и позволило поставлять НИКС практически в неограниченном количестве и любой конфигурации. Научный подход к производству также позволяет обеспечивать не только самую качественную в России сборку серийных компьютеров, но и создание любого количества компьютеров по индивидуальному заказу в конфигурациях любой сложности. Более того, НИКС предлагает не только лучшие российские компьютеры, но и подлинное отечественное ПО – в частности, производства Физтех-софт, и уникальный англо-русский словарь Nixicon, не имеющий аналогов.

Любая конфигурация заказчика может стать лучшим российским компьютером НИКС

Благодаря самому большому ассортименту лучших комплектующих, включая узкоспециализированные компоненты, НИКС может собрать любой компьютер в соответствии с конфигурацией заказчика. Уровень быстродействия будущего компьютера НИКС отныне определяете вы сами.

Процессоры

Вокруг Эльбруса ходит много мифов. Вы можете встретить их в комментариях к любому посту или статье про Эльбрус. Основные категории мифов можно свести к трем вопросам:

1. Является ли Эльбрус отечественным? Отечественный значит безопасный?
2. Какова производительность? Насколько «современен» компьютер на базе Эльбрус.
3. Сколько он стоит?

Каждый вопрос имеет два противоположных ответа. От «китайское купленное» до «все наше». От «мой телефон быстрее» до «еще немножко и обгоним Интел».

Хотелось бы прояснить откуда растут уши всех этих мифов. Причина по большому счету одна: компания МЦСТ - их закрытость, молчаливость и, в худших традициях российской действительности, склонность к завышению и легкому привиранию. При подготовке этой статьи я столкнулся с тем, что вся информация на новостных и железных ресурсах крутится вокруг скупых пресс-релизов МЦСТ. Новую информацию «сверху» найти очень сложно. Надо рыть, читать между строк и копать еще глубже. Само МЦСТ на электронные письма и заказы не отвечает. Найти на сайте контакты - попробуйте!

Бравурные речи «пятилетку в три дня», как и рассказы про «догоним и перегоним» идут оттуда же. Достаточно перечитать пресс-релизы за 2013-2015 год. Сейчас у нас должно быть серийное производство новейших компьютеров на базе Эльбрус-16С. Вы его видите? И я нет!

Про хитрости с технологическими процессами производства можно прочитать в этой статье на Хабре.

Чтобы уйти от абстракции и развенчивать мифы чем-то конкретным, возьмем АРМ (Автоматизированное Рабочее Место) Эльбрус-401. Этот компьютер выпускается мелкосерийно. Даже, кажется, доступен для заказа на сайте. Формально.
Характеристики взяты с официального сайта.

Параметр	Значение
Микропроцессор	Эльбрус-4С (1891ВМ8Я)
Количество процессоров	1
Рабочая тактовая частота процессора, Мгц	800
Пиковая производительность, Гфлопс	50
Оперативная память, Гбайт	24 (до 96), поддержка коррекции ошибок (ЕСС)
Видеоподсистема	Интегрированная видеокарта на основе СБИС Silicon Motion SM718 Поддерживает 2D ускорение, масштабирование видео 16 МБ видеопамяти, подключение к шине PCI Выход VGA, DVI Разрешение до 1920 x 1080 3D видеокарта AMD Radeon серии 6000 Подключение к шине PCI Express
Дисковая подсистема	Жесткий диск SATA 2.0 1000 ГБ, 3.5" (до 2 дисков) Разъем для карты CompactFlash на плате mSATA диск на плате ёмкостью 120 ГБ
Встроенный привод	DVD-RW привод. Поддержка двухслойных дисков
Сетевые интерфейсы	Поддержка работы при скоростях передачи данных в 10/100/1000 Мбит/с
Звук	Интегрированная звуковая карта AC-97 (стерео)
Порты ввода/вывода	USB 2.0: 4 разъема на задней панели, 2 разъема на передней панели. 2 внутренних порта на материнской плате 1 разъем Gigabit Ethernet (10/100/1000 Mb/s) 1 выход DVI+VGA (совмещенный). Возможно подключение двух мониторов через переходник (в комплекте) 1 порт RS-232 внешний, 1 порт RS-232 внутренний разъёмы для подключения аудио (вход/выход, стерео)

Происхождение

Итак, насколько отечественный и безопасный получился компьютер?

Наиболее отечественным получился процессор. Его архитектура и результирующие блоки - полностью отечественная разработка. Рассчитывался и эмулировался он на FPGA Stratix V. Скорее всего, на ПО Quartus.

Сейчас одна микросхема EP2S180 стоит около 8К$. Так что стоимость только микросхем FPGA в прототипе превышает 50К$.
Для прототипирования процессора Эльбрус-4C+ потребовалась уже 21 микросхема Altera Stratix IV EP4SE820 и с суммарным объемом в 100 млн. вентилей (хотя сам МЦСТ приводит цифру в 750 млн) и стоимостью около 200К$. При этом рабочая частота прототипа 9 Мгц.

Первый нюанс: какие Гигафлопсы приведены? Теоретические, по тесту LINPACK? Информации нет.

Второй. Есть маленькая хитрость: если посмотреть на архитектуру, то мы увидим, что в ядре есть DSP процессор. В характеристиках прошлой версии процессора четко указывалось, что суммарная производительность состоит из Гигафлопсов основного ядра плюс ядро DSP. Например можно по сравнивать Описания на сайте МЦСТ Монокуб на базе процессора Эльбрус-2С+ и Сам процессор .

Но в реальных повседневных приложениях от DSP процессора мало толку. Они будут хороши при обработке сигналов и шифровании.

Здесь мы опять утыкаемся в проблему закрытости. Если у кого и есть в наличии АРМ, то тесты он не проводит, либо результаты не выкладывает.

Но вернемся к главному вопросу, производительность в реальных приложениях и повседневной работе. Единственные тесты, которые мне удалось отыскать на эту тему, есть у Cnews. Тесты и их результаты целиком можно посмотреть по ссылке .

Кому лень ходить, суть такова. Берется Intel Core i7-2600 (3,4 ГГц) и Эльбрус-4С. Меня заинтересовали следующие.

Получается, что единственные «реальные» тесты с 7z архивом показывают, что АРМ серьезно проигрывает. Не как должно быть по Гигафлопсам, всего в два раза, а в 5,5 раз на сжатии и почти в 4 раза на распаковке (я считал по MIPS, потому что памяти различны). Кстати, смешат выводы и попытки «натянуть сову на глобус». Такое ощущение, что ресурсу дали Эльбрус с условием написания положительного отзыва.

На этой неделе Министерство промышленной торговли выдало компании «Т-Платформы» субсидию в размере 150 млн рублей, которая пойдет на разработку сверхпрочного ноутбука , в котором будут использоваться отечественные процессоры «Байкал» .

Как сообщает Slovodel, отечественное «железо» будет превосходить западные аналоги по ряду важнейших критериев.

«Неубиваемый» ноутбук

«Т-Платформы» начала активную работу после введения западными странами санкций в рамках курса импортозамещения и уже реализовала несколько проектов. На данный момент компания разрабатывает два проекта. Первый посвящен ноутбуку, который создают на базе процессора х86 Intel, второй проект - полностью отечественная разработка на базе процессора Baikal-M компании «Байкал Электроникс», дочерней компании «Т-Платформы». При этом ноутбуки будут работать на операционной системе Linux, но по желанию заказчиков они будут встраивать Windows 10.

Все разработки компании поступают «на вооружение» отечественных компаний, имеющих инфраструктуру и людей, работающих в экстремальных условиях.

«В определенных сегментах такая вычислительная техника, безусловно, востребована, «промышленные» ноутбуки нужны для разведки месторождений, добычи газа и нефти, где сложные условия, в том числе и погодные, но вопрос, естественно, в цене: будут ли российские ноутбуки конкурентоспособны относительно зарубежных аналогов. Если мы собираемся развивать свою экономику, нам нужно иметь собственные технологии, не локализовать импортные, а именно производить собственное оборудование», – говорит председатель совета Ассоциации производителей электронной аппаратуры и приборов Светлана Аполлонова.

По расчетам разработчиков, для создания «промышленного» ноутбука им понадобится не менее года.

На смену Intel

До этого компания разработала российский двухъядерный процессор Baikal-T1 на 32-битном ядре MIPS Warrior. По словам представители российского холдинга «Рикор» Алексея Ванина, цены на отечественные процессоры будут варьироваться в пределах $50, тогда как тот же процессор Intel Core i3-3110M стоит сейчас $100. Комбинация процессора и высокоскоростных интерфейсов позволяет работать чипу быстро и при минимальной затрате энергии. Производитель заявляет о высокой конкурентоспособности российского процессора.

В прошлом году партия российского производства была отправлена в немецкий вычислительный центр Forschingszentrum Julich, Университет штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, Рижский технический университет, Финский суперкомпьютерный центр CSC-IT Center for Science.

Также идут переговоры с российским производителем смартфонов Yota Devices. Основатель «Байкал Электроникс» Всеволод Опанасенко пояснил:

«Если мы достигнем соглашения, то начнем разрабатывать процессор для мобильных устройств».

Сейчас российскими процессорами интересуются свыше 100 компаний , в том числе и из Тайваня и ряда европейских компаний. При этом, по данным статистики, объемы продаж процессоров Intel и AMD в России снижаются.

Дочерняя компания «Байкал Электроникс» при участии «Ростеха» и «Роснано» с 2014 года создает микропроцессоры Baikal для персональных компьютеров и микросерверов. В августе 2015 года Экспертный совет Фонда развития промышленности одобрил 500-миллионный рублевый займ для того, чтобы выпустить процессор Baikal-T1 в массовое производство. К 2020 году на рынок поступит не менее 5 млн этих процессоров.