Плата со SPARC-совместимым микропроцессором от "Эльбрус"
Все началось со статьи под заголовком "Русские идут", опубликованной в одном из солидных иностранных журналов. Однако в статье речь шла отнюдь не о почивших ныне страхах европейцев по поводу вторжения советской танковой армады, да и журнал был вовсе не "Таймс". Статью под названием "Русские идут" опубликовал ведущий журнал в области микропроцессорной техники - Microprocessor Report, и говорилось в ней о "мирном оружии" русских - новейшей разработке микропроцессора E2k.

Эта разработка была выполнен на в группе компаний "Эльбрус" под руководством члена-корреспондента РАН Бориса Бабаяна.

Статья эта в среде специалистов, похоже, произвела эффект разорвавшейся бомбы: такого количества сообщений на Usenet-телеконференции comp.arch, посвященной компьютерным архитектурам, по крайней мере в последнее время, я что-то не припоминаю. Должен сказать, что такой фурор вполне объясним: "эти русские", у которых и до августовского-то кризиса все давно развалилось, а микропроцессорная отрасль и вовсе в нокдауне, исхитрились спроектировать микропроцессор, который должен быть в три раза быстрее Меrced!

И ладно, если бы об этом заявили сами разработчики: мир российскими мечтами уже не удивить, мало ли чего они там напридумывают. Но публикация в таком солидном издании, подготовленная уважаемым специалистом К. Дифендорффом, разработчиком микропроцессоров Motorola 88k и NexGen, заставляет обратить на E2k серьезное внимание.

Боюсь все-таки, что первая мысль, которая возникнет у грамотного российского профессионала в области вычислительной техники, будет: "Это все сказки". В советском стиле следовало бы ответить строчкой из песни: "Мы рождены, чтоб сказку сделать былью". Мы же постараемся ответить публикацией в одном из следующих номеров газеты подробнейшего анализа микроархитектуры E2k.

Но прежде всего отметим, что в техническом плане столь бурная реакция компьютерных профессионалов обусловлена тем исключительным положением, которое должен занять будущий микропроцессор Merced, разработанный Intel и HP. Он претендует на практически абсолютную монополию на рынке высокопроизводительных универсальных микропроцессоров и, по мнению представителей этих фирм, знаменует собой конец эры господства RISC-архитектуры в этой области и переход к "пост-RISC"-архитектуре с явным параллелизмом.

Если учесть, что детали архитектуры Merced по-прежнему держатся в глубокой тайне, что выпуск Merced задерживается, что микропроцессоры Сompaq/DEC Alpha, вероятно, будут опережать Merced по производительности и надежды опередить RISC-микропроцессоры поэтому отодвигаются до выпуска McKinley - следующего за Merced микропроцессора с архитектурой IA-64, то столь высокий интерес к E2k представляется вполне естественным.

Кстати, высказывались и предположения, что проект Merced не удался или что это вообще блеф. Видимо, это все же не так; не исключено, что самая первая версия Merced уже существует "в железе".

А сейчас по горячим следам попробуем провести "экспресс-анализ" на основе информации, которую автор получил на посвященной E2k пресс-конференции, состоявшейся в Москве 25 февраля, в то же самое время, когда Intel представляла свой микропроцессор Pentium III (организаторы презентации Е2k заверили, что столь знаменательные совпадения есть результат случайного стечения обстоятельств).

Российские микропроцессоры - самые быстрые в мире

Представленная на пресс-конференции разработка Е2k действительно впечатляет: тактовая частота 1,2 ГГц при использовании 0,18 мкм-технологии; архитектура VLIW, позволяющая добиться параллельной работы большого числа функциональных устройств по типу, обеспечиваемому архитектурой EPIC в IA-64/ Merced; использование техники работы с предикатами вместо обычного предсказания переходов. Это говорит о том, что основные особенности архитектуры Merced близкие к E2k. Основные архитектурно-технологические решения E2k уже защищены патентами США.

"Процессор Бабаяна" способен выдавать до восьми результатов с плавающей запятой за такт, что соответствует пиковой производительности 4,8 GFLOPS. Насколько известно автору, это самая высокая величина среди всех анонсированных на сегодняшний день микропроцессоров; процессоры новейших векторных суперкомпьютеров NEC SX-4 и Cray SV1 также имеют более низкую производительность.

Разработчики E2k привели полученные ими оценки производительности E2k: SPECint95/fp95=135/350, что можно сопоставить с оценками SPECint95/fp95= 45/70 для Merced с частотой 800 МГц. Площадь E2k оценивается в 126 кв. мм при тепловыделении 35 Вт; аналогичные данные для Merced - 300 кв. мм и 60 Вт соответственно.

Однако спор E2k с Merced сейчас напоминает известный спор двух программистов по поводу того, чья программа лучше: "Moя программа работает в три раза быстрее и требует в два раза меньше памяти!" - "Да, но моя программа работает, а ваша - нет". Пока E2k в природе не существует, а Merced вот-вот появится.

На сегодняшний день разработка E2k дошла до уровня так называемого Verilog-описания, что позволяет проводить "эмуляционное" исполнение кодов со скоростью порядка 10 команд в секунду. Естественно, имеется также и интерпретатор команд и другие инструментальные средства, что и позволило получить оценки производительности.

Важнейшим элементом обеспечения конкурентоспособности E2k является наличие средств аппаратной поддержки двоичной компиляции. Это позволяет продвинуться значительно дальше по сравнению с известным программным средством FX!32, созданным в DEC. Разработчики E2k утверждают, что они готовы в кратчайшие сроки после публикации спецификаций IA-64 обеспечить совместимость с этой архитектурой путем двоичной компиляции.

Другой важнейший элемент для VLIW-архитектуры - компилятор. Работы над компиляторами Fortran и Си велись уже давно, и с помощью эмулятора уже выполнялись многочисленные тесты. Что касается операционной системы, то при наличии двоичной компиляции из системы команд IA-64 можно будет использовать ОС от Microsoft. Кроме того, разработчики оттранслировали ядро Linux и тестируют его с помощью эмулятора E2k.

Эльбрус выше McKinley

Главный вопрос - имеются ли аргументы подтверждающие, что E2k может быть реально создан, и притом с параметрами, близкими к декларируемым.

Сначала о том, какие силы объединены в группе компаний "Эльбрус", организованной в ноябре прошлого года. Это прежде всего ЗАО МЦСТ, созданное на базе Московского центра SPARC-технологий, а также ООО "Эльбрус-2000" и ЗАО "Телеинтерком". Альма-матер для МЦСТ и "Эльбрус-2000" - ИТМиВТ РАН. Центр SPARC-технологий, с 1992 г. имеющий филиалы в Санкт-Петербурге и Новосибирске, с общим штатом порядка 400 человек, является основным разработчиком E2k. Здесь занимаются также разработкой компиляторов и Java-технологиями, поддержкой программного обеспечения фирмы Sun Microsystems и т. д.

Компания "Эльбрус-2000", основанная в 1994 году, является в первую очередь системным интегратором. Следует отметить, что летом прошлого года эта фирма выиграла тендер у SNI и Bull на создание ситуационного центра правительства Москвы. Компания "Телеинтерком" занимается созданием цифровых систем передачи информации.

Группа "Эльбрус" имеет тесные связи с ИМВС РАН, возглавляемым Бабаяном. Удивляет и то что, молодые специалисты, в основном из МГУ и Физтеха, успешно пополняют ряды разработчиков.

За плечами разработчиков - многопроцессорные системы SMP-архитектуры "Эльбрус-2", одна из которых до сих пор функционирует в центре ПВО в Софрино. 16-процессорный "Эльбрус-3", созданный в 1991 году в единственном экземпляре, уже обладал явным параллелизмом на уровне команд. С технологией двоичной компиляции специалисты МЦСТ работают еще с 80-х годов.

В прошлом году по заказу Минобороны РФ завершено создание SPARC-совместимого (по системе команд) микропроцессора. Дочернюю плату с этим микропроцессором вы можете увидеть на фотографии. Данный микропроцессор с частотой около 100 МГц выполнен по 0,5-микронной технологии; собственно производство осуществлялось вне территории РФ: у нас этот уровень пока недостижим. Следует отметить также совместные работы МЦСТ и американской фирмы Avant! по разработке программного обеспечения САПР СБИС.

Сказанное выше является иллюстрацией не только большого опыта разработчиков в данной области, но и их умения доводить свои разработки до практической реализации. Правда, на сей раз задача поставлена гораздо масштабнее.

Для завершения работ над E2k требуется порядка трех лет, то есть выпуск возможен в 2002 году при условии, что в нынешнем году будет найден стратегический партнер (или партнеры) и обеспечено финансирование в размере порядка 40 млн. долл. Указанный срок нужен для того, чтобы найти необходимые производственные мощности (даже за рубежом это непросто, учитывая высокий уровень требуемой технологии), осуществить более детальное проектирование (Custom Design), а после выпуска первых экземпляров микропроцессора - провести верификацию E2k и, наконец, выпустить первые компьютеры.

Как заявил Владимир Бернштейн (инвестиционная компания "Спектор, Сакс"), занимающийся привлечением инвестиций в проект E2k, основные надежды связаны с возможными иностранными партнерами. По его оценкам, доходность может достигать 80-90%. Он отметил, что емкость рынка высокопроизводительных микропроцессоров составляет порядка 20 млрд. долл., и можно было бы претендовать на 5-10% доли, которую займет на этом рынке Merced.



Флаг "Эльбруса" над горой Маккинли
Вообще говоря, если верить средствам массовой информации, то необходимые финансы в РФ имеются в распоряжении даже отдельных физических лиц. Когда наше государство задумывается (или по крайней мере заявляет об этом), как бы вытащить нашу страну с задворков мировой цивилизации, куда мы стремительно скатываемся, оно вынуждено сконцентрировать финансовые ресурсы на ключевых направлениях. В области высоких технологий таких перспективных проектов раз-два и обчелся.

Я был уверен, что с собственными микропроцессорными технологиями такого уровня нам следует распрощаться. Теперь видно, что в области разработок мы еще имеем шанс.

Да, проект E2k должен быть, наверное, отнесен финансистами к разряду рискованных. Да, к 2002 году E2k придется сражаться уже не с Merced, а с McKinley и новым поколением микропроцессоров Alpha. Но достаточно большой запас производительности, если верить приведенным оценкам, позволяет не слишком бояться этого. По мнению автора, даже если E2k будет немногим уступать, и то овчинка стоит выделки и такой результат следовало бы считать потрясающим успехом. Такие финансовые ресурсы могли бы (и должны!) быть найдены и в РФ.

Intel, как известно, использовала под кодовые названия своих последних разработок микропроцессоров, включая Merced, названия рек. А McKinley- самая высокая гора в Северной Америке. Специалисты из МЦСТ, наоборот, применяли в своих разработках названия гор (Чегет, Эльбрус). После анонса McKinley альпинисты из группы "Эльбрус" взошли на McKinley и водрузили там флаг "Эльбруса" (см. фото). Хорошо, если бы E2k (очевидно, сокращение от Elbrus2000) родился на свет и по производительности оказался выше McKinley!

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями