Наше микропроцессорное завтраВ рамках делового форума выставки «Связь-2017», организованного компанией «Экспоцентр» и издательством «Открытые системы», было организовано несколько технологических потоков. Один из них, поток «Высокопроизводительные вычисления и суперкомпьютинг», был посвящен вопросам создания соответствующей элементной базы, что дало основание многим участникам называть его малым Московским суперкомпьютерным форумом (традиционное мероприятие «Открытых систем»).

Мировая микропроцессорная индустрия движется вперед семимильными шагами. Например, в США, как подчеркнул Леонид Эйсымонт, представивший доклад от имени журнала «Открытые системы», поставили задачу перейти к процессорам, выполненным по норме проектирования от 10 до 7 нм, производительность которых будет варьироваться в пределах 10–20 TFLOPS. За достижением после 2020 года рубежа в 7 нм ожидается переход к принципиально новому поколению микропроцессорных технологий. Технологии пост-муровской эпохи, которые, как полагают, появятся не ранее 2030 года, будут, по мнению экспертов, сверхпроводниковыми. В настоящее время развернуты такие научно-исследовательские программы, как Cryogenic Computing Complexity в США и Superconductor Electronics System Combined with Optics and Spintronics в Японии.

Целью американской программы, пояснил Игорь Соловьев, заведующий лабораторией проектирования сверхпроводниковых интегральных схем компании «Ангстрем-Т», является разработка технологий для построения компьютера на базе сверхпроводниковой логики и криогенной памяти, а также создание прототипа такого компьютера для изучения его реальных возможностей.

В Японии намерены разработать вычислительный модуль, представляющий собой оптико-магнитно-сверхпроводящую систему, на основе которой можно будет строить энергоэффективные ЦОД.

Важнейшей задачей отечественной индустрии высокопроизводительных вычислений становится сегодня создание собственных аппаратных и программных средств. Такие разработки стимулируются санкциями, активизировавшими стратегию импортозамещения во многих отраслях отечественной экономики. И если для программного обеспечения в России достаточно ресурсов, то с элементной базой, требующей не только интеллектуальных усилий, но и высокотехнологичных производственных мощностей, дело обстоит хуже.

В нашей стране ведутся разработки собственных микропроцессоров, их производят несколько организаций. Наиболее известны успехи, достигнутые создателями процессоров «Эльбрус», которые выпускаются компанией МЦСТ.

По словам Константина Трушкина, помощника по маркетингу генерального директора МЦСТ, осенью прошлого года с завода получена серийная партия четырехъядерных 28-нанометровых процессоров «Эльбрус-8С» с тактовой частотой 1,3 ГГц, обеспечивающих производительность до 250 GFLOPS при выполнении операций с одинарной точностью. Эти чипы могут применяться в четырехсокетных системах.

В следующем году запланирован выпуск процессоров «Эльбрус-8СВ» с такой же нормой проектирования и производительностью до 0,5 TFLOPS, а в 2020 году — 16-ядерных 16-нанометровых «Эльбрус-16С» на 1,5 TFLOPS.

Серийно выпускаемые процессоры «Эльбрус» устанавливаются в серверах, автоматизированных рабочих местах и тонких клиентах. В компании РСК создан суперкомпьютерный вычислительный модуль на их основе.

В исследовательском центре НИЦЭВТ для связи узлов суперкомпьютеров разработана высокоскоростная коммуникационная сеть «Ангара» с топологией 4D-тор. Новые модификации созданных для нее СБИС будут выпущены в 2018 и 2021 годах на основе норм проектирования 28 и 16–14 нм соответственно.

Еще одна область — процессоры цифровой обработки сигналов, где в перспективе также пока только 28 нм. В НТЦ «Модуль» выпущены процессоры NeuroMatrix NM6407, одно ядро которых выполняет векторно-матричные операции над целочисленными данными, другое — векторные операции с плавающей запятой. Тактовая частота этих чипов достигает 500 МГц при норме проектирования 65 нм и, как ожидают, должна увеличиться до 1 ГГц при переходе на 28 нм.

Устранить отставание в микропроцессорной отрасли, по мнению Эйсымонта, поможет стратегический курс на диверсификацию и проблемную ориентацию создаваемых в нашей стране процессорных СБИС, к тактическим же направлениям он относит интенсификацию архитектурных исследований и привлечение к ним молодых специалистов.

«Мировая индустрия приближается к пропасти отсутствия микроэлектронных технологий. Мы оказались гораздо раньше в подобной ситуации, и это стимулировало российских специалистов к созданию оригинальных решений. Теперь в их багаже есть и опыт, и наработки для создания проблемно -­ориентированных и специализированных СБИС для суперкомпьютеров», — утверждает он.

Еще один перспективный путь — лицензирование и кастомизация процессорных технологий, к примеру IBM POWER 9. Такие возможности открывает партнерская программа Open Power Foundation. Но изготовлены эти процессоры могут быть только за рубежом, поскольку предел возможностей наших микроэлектронных производств пока еще на уровне 65 нм.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF