Новые российские компьютеры: характеристики, подробности, разъяснения

Итак в России ЗАО «МЦСТ» и ОАО «ИНЭУМ им. И.С.Брука» на 9 Международной выставке «ChipExpo-2011», которая проходит в г. Москве в период с 1 по 3 ноября 2011 года в Центральном выставочном комплексе «Экспоцентр», демонстрируют новые процессоры, персональные компьютеры, ноутбуки и другую электронику работающую на микроэлектронике и процессорах собственного производства.

Компьютеры предназначены в основе своей для: индустрии гражданского производства; военных ведомств России, СНГ и БРИК; радиолокационных систем гражданского назначения (морского, воздушного, наземного транспорта). Для гражданских лиц и бизнеса, где необходимо устанавливать компьютеры особо защищённые и надёжные. Компьютеры имеют разное конструктивное исполнение. Разный класс по защищённости в зависимости от потребности. Все компьютеры имеют поддержку или возможность работы с ГЛОНАСС и GPS, в зависимости от потребностей покупателя.

В заметке, попытаюсь, объяснить принципы работы Российских компьютеров и процессоров, а так же, области применения новинок.

Итак кратко пройдёмся по новинкам, потом разберём в подробностях и особенностях российских процессоров и как их сравнивать.

Эльбрус-2С+ — первый гибридный высокопроизводительный микропроцессор фирмы МЦСТ. Он содержит 2 ядра архитектуры Эльбрус и 4 ядра цифровых сигнальных процессоров (DSP) фирмы Элвис. Основная сфера применения процессора Эльбрус-2С+ — системы цифровой интеллектуальной обработки сигнала, такие как радары, анализаторы изображений и т.п.

По сравнению с процессором Эльбрус-S, в процессор Эльбрус-2С+ были введены следующие изменения:
— Число ядер архитектуры Эльбрус увеличено до 2.
— Кэш-память 2-го уровня уменьшена до 1 МБ на ядро.
— Добавлен кластер из 4 ядер DSP, работающих на той же частоте.
— Поддерживаемый тип памяти изменён на DDR2-800, пропускная способность улучшилась на 60%
— Добавлен ещё один канал ввода-вывода. К нему можно подключить дополнительный южный мост КПИ или специализированное устройство, например контроллер ЦАП/АЦП.
— Для гибридного процессора реализована версия компилятора с языка Си, позволяющая компилировать код для ядер DSP и обеспечивать эффективное взаимодействие основной программы, исполняющейся на ядрах CPU, и процедур для DSP.

Новейший 4 ядерный микропроцессор «МЦСТ R1000» («МЦСТ-4R» рабочее название)

Микросхема «МЦСТ-4R» представляет собой четырехядерную систему на кристалле с встроенными общим кэшем второго уровня, и контроллером когерентности, контроллером канала ввода-вывода, системным коммутатором и контроллерами межсистемного обмена. Микросхема построена на базе разработанной ранее в ЗАО «МЦСТ» системы на кристалле «R-500S»

Микросхема и разрабатываемые на ее базе процессорные модули МВС4/С, МВС4-РС предназначены к использованию в совместимых с ВК «Эльбрус-90микро» высокопроизводительных вычислительных комплексах для автоматизированных систем управления, а также для создания высокопроизводительных одноплатных компьютеров носимых и встроенных приложений.

К возможным областям применения микросхемы «МЦСТ-4R» и модулей МВС4/С, МВС4-РС относятся:

Носимые малогабаритные бытовые компьютеры для использования в качестве:
компьютера для работы в полевых условиях, в частности для выполнения оперативных расчетов, хранения справочной информации, подготовки документов различного назначения и др.;
терминала радиоэлектронных и связных систем, передвижных и носимых комплексов аппаратуры,
терминала контрольно-поверочной аппаратуры на технических позициях, а также в качестве устройства хранения и подготовки документов, связанных с эксплуатацией сложных комплексов, др. применений.
Компьютеров автоматизированных рабочих мест операторов для использования в качестве средств отображения, документирования выполняемой работы и др.
Встраиваемые управляющие компьютеры для решения задач обработки информации и управления работой специальных объектов в реальном масштабе времени
Класс мобильных отказоустойчивых серверов для построения автоматизированных систем специального.назначения, в частности, АС органов гражданского и военного управления.

CPU0… CPU3 – четыре процессорных ядра;

L2 cache – кэш память второго уровня;

CC – контроллер когерентности

MC – контроллер оперативной памяти DDR2 SDRAM;

IOCC – контроллер канала ввода-вывода;

ISCC – контроллеры межсистемного обмена;

SCom – системный коммутатор.

Встраиваемые компьютеры (модули) и готовые изделия на базе микропроцессора МЦСТ R500S
Для индустриальных применений разработан модуль МУП/С. Модуль выполнен в формате «Евромеханика» высоты 3U с шиной CompactPCI и имеет все необходимые компоненты: процессор, память, видеоадаптер, жёсткий диск, внешние интерфейсы.

Процессор МЦСТ R500S, 500 МГц
Память DDR, 1ГБ
Видеоконтроллер Собственной разработки (МГА), 2 независимых канала, разрешение до 1600х1200 при 24-битном цвете. Видеобуфер 2х8 МБ, выходы DVI-I и VGA
Интерфейсы (внешние и с выходом на тыльный системный разъём) USB2.0 (4 канала), PCI (32bit/33MHz), стерео аудио, SATA 1.0 (3 канала), GBit Ethernet (2 канала), RS232, PS/2 (2 канала Kb&M)
Питание 5 В, не более 20 Вт
МЦСТ разработал модель тонкого клиента с малыми габаритами и энергопотреблением
Тонким клиентом называется устройство ввода и отображения информации (терминал/мини компьютер). Физически тонкий клиент это компактный и бесшумный компьютер без жесткого диска (и без вентиляторов), загрузка основной операционной системы которого происходит на сервере. Все пользовательские приложения выполняются на терминальном сервере (сервере приложений), но для пользователя это совершенно прозрачно. Так как вся вычислительная нагрузка ложится на сервер, то тонкий клиент обладает минимальной аппаратной конфигурацией без какого-либо ущерба производительности.

Для чего применяются тонкие клиенты?
Тонкие клиенты применяются в организациях, где большинство пользователей используют компьютеры для выполнения однотипных задач: работа с базами данных, информационные каталоги (магазины, аптеки, библиотеки), работа в качестве банковских терминалов и т.д. Внешний вид слева тонкий клиент от японского производителя NEC справа от МЦСТ.

Характеристики российского тонкого клиента:

2-х процессорная система МЦСТ R500S, 250 МГц
Память DDR, 128МБ
Видеоконтроллер Silicon Motion SM722
Сеть Ethernet 100Mbit
Прочие интерфейсы Клавиатура PS/2, мышь PS/2
Питание 5 В, 7 Вт

Носимый терминал (защищённый ноутбук)
Разработан на основе модуля МПЯ2.

Особенности модуля:

низкая потребляемая мощность (27Вт)
большой диапазон рабочих температур
(-20…+50 градусов)
устойчивость к ударам (до 100g)
герметичность
Базовый модуль МПЯ2, частота процессора 400 МГц
Дисплей TFT 15”, 1024х768
Видео контроллер MGA
Внешние интерфейсы 2хUSB2.0, 2хRS-232/422, 2хPS/2, Ethernet 100Mb, IEEE 1284.
Интегрированные устройства SSD 8Gb, Wifi 802.11n a/b/g, Glonass/GPS приёмник
Батарея 3Ач, 16В
Операционная система ОС «Эльбрус» на базе Linux или ОС «МСВС».
Сразу скажу, что корпус на представленной модели временный, это тестовый экземпляр серийно выпускаемые корпуса российских компьютеров вы можите увидеть на фото ниже. Для сравнения слева ноутбук в защитном исполнении от ЗАО «МЦСТ», а справа от Panasonic.

Вообщем корпус ноутбука можно сделать любым, главное что бы он проходил по стандартам запроса потребителя. В данном случае нужен хорошо защищённый и противоударный ноутбук.

Теперь давайте разберёмся по некоторым вопросам и заявлениям типа: совсем не айФфон, не гламурно как-то, где место для ручек, частота 400-1000 МГц отстой, креведкО опечален мигагерцами, наконец-то начали, печалька, тормозит и т.д…

Конечно это не Айфон, тут спорить не буду, производитель процессоров не Китай, а Россия. И, хочу заметить, Россия компьютеры и процессоры делает не впервые! А постоянно. Многие инженеры выученные и взрощенные в России(СССР) работают за границей и разрабатывают, как програмное обеспечение, так и сами компьютеры с процессорами. Если взять всем известный Intel Pentium то и там наши, отечественные, корни и разработки. Например всем известный Sun, по словам Б.А. Бабаяна (бывший руководитель и разработчик «Эльбруса»), Петер Розенбладт предлагал сотрудничество с HP. Но Бабаян выбрал Sun (первая встреча с руководством Sun состоялась еще в 1989г). И в 1991г с Sun был заключен контракт. От официальных представителей Sun известно, что Эльбрус принимал участие в разработке микропроцессора UltraSPARC, оптимизирующих компиляторов, операционных систем (в том числе Solaris), инструментария Java, библиотек мультимедиа. Первоначально проект E2k финансировался фирмой Sun. Сейчас проект полностью независим, вся интеллектуальная собственность на него принадлежит Эльбрус и защищена примерно 70-ю патентами США. Б.А. Бабаян поясняет «Если бы мы и дальше работали с Sun в этой области, то все принадлежало бы Sun. Хотя 90% работы было выполнено еще до появления Sun. Большое заблуждение, что ЗАО „МЦСТ“ единственный производить процессоров в России, это совсем не так. На вскидку некоторые производители, которые производят процессоры:

НПЦ „ЭЛВИС“-производство чипов и процессоров, микроэлектроники. Используются в Российских ПК, СКУД и другой малой бытовой технике.Работают в связке с ОАО „АНГСТРЕМ-Т“ изготовление чипов и микросхем по 0.13-мкм проектным нормам. Готовятся линии по 0.09-мкм проектным нормам, под руководством „Ситроникс“.

Самый известный процессор у производителя NVCom-01 («Навиком»), является программируемой трехпроцессорной «системой на кристалле» со встроенной функцией 48-канальной ГЛОНАСС/GPS навигации. Микросхема спроектирована по технологии 0,13 мкм на базе IP-ядерной платформы «МУЛЬТИКОР», размеры кристалла 8.8 * 9.5 мм*мм, ~60 млн. транзисторов. Микропроцессор NVCom-01 позволяет замещать высокопроизводительные DSP процессоры зарубежного производства, в том числе микросхемы ADSP TS201 (ADI), ряд микросхем серии OMAP (TI), навигационные микросхемы SiRF Atlas-III (SiRF). Ориентирована для массового изготовления на перспективном отечественном микроэлектронном производстве ОАО «АНГСТРЕМ-Т» по 0.13-мкм проектным нормам.Является программируемой трехпроцессорной «системой на кристалле» со встроенной функцией 48-канальной ГЛОНАСС/GPS навигации. Микросхема спроектирована по технологии 0,13 мкм на базе IP-ядерной платформы «МУЛЬТИКОР», размеры кристалла 8.8 * 9.5 мм*мм, ~60 млн. транзисторов. Микропроцессор NVCom-01 позволяет замещать высокопроизводительные DSP процессоры зарубежного производства, в том числе микросхемы ADSP TS201 (ADI), ряд микросхем серии OMAP (TI), навигационные микросхемы SiRF Atlas-III (SiRF). Ориентирована для массового изготовления на перспективном отечественном микроэлектронном производстве ОАО «АНГСТРЕМ-Т» по 0.13-мкм проектным нормам.

Что бы говорить более конкретно, процессоры и модульные устройства на базе этих процессоров, признаны в России одними из лучших. В Санкт-Петербурге комплект «Мультиборт» получил высокие оценки международных экспертов из ESA, NASA, University of Dundee, Astrium. Именно с использованием микросхем комплекта на ISC-2010 была впервые продемонстрирована отечественная разветвленная SpaceWire сеть, обеспеченная местом Администратора сети разработки МиТ.

Вместе со специалистами из мировых космических агентств (ESA, NASA, JAXA) специалисты НПЦ «ЭЛВИС» и ГУАП активно участвуют в работе Международной рабочей группы (ESA, Голландия) по совершенствованию и дальнейшему развитию стандарта SpaceWire, в том числе по разработке гигабитной версии нового перспективного стандарта с гальванической развязкой, предварительно названной «SpaceFibre».

КБ «Корунд-М» —специализирующееся на сборке различных электронных модулей компьютеров, процессоров и чипов, в том числе военного применения и жестких условий эксплуатации, проектировании и изготовлении сложных, высоконадёжных электронных устройств и узлов вычислительных машин. На фото процессор для ПК и ноутбуков «Багет-супер» и материнка.

НТЦ «Модуль» — предприятие, образованное в 1990 году предприятиями ВПК — НПО «Вымпел» и НИИ Радиоприборостроения. Занимается прикладными исследованиями в области распознавания образов и разработкой аппаратных средств цифровой обработки сигналов и изображений и построении на их основе функционально законченных вычислительных комплексов. Разработчик широко известной серии микропроцессоров НейроМатрикс. Встраиваемые компьютеры разработки НТЦ «Модуль» применяются в индустриальных системах, бортовой авионике и космических приложениях. Особо защищённые ПК распространяются среди ведомств. В частности МВС186 установлен на модуле «Заря» Международной космической станции, а также на сервисном модуле МКС, телекоммуникационном спутнике «Ямал».

Хочу заметить, что НТЦ ”Модуль” предоставила германскому подразделению фирмы Fujitsu (Fujitsu Microelectronics Europe GmbH) лицензию на ядро процессора NeuroMatrix Core, ориентированное на применение в системах обработки сигналов и на построение нейронных сетей. Оно может использоваться в различных мультимедийных и телекоммуникационных устройствах (например, в декодерах MPEG-4).
Подразделение Fujitsu получило неисключительные права на использование NeuroMatrix Core на территории ЕС (патентная лицензия на 4 года). Сумма контракта не объявлена, но подобные соглашения обычно стоят от 250 тыс. до 1 млн. долл. плюс отчисления от продаж.

Представитель ”Лицензинторга” отметил, что соглашение между НТЦ ”Модуль” и Fujitsu — первое за последние годы соглашение об экспорте российского высокотехнологичного продукта в области микроэлектроники, хотя соглашений об импорте подобных технологий было заключено очень много. Вообщем я могу долго рассказывать о российских производителях процессоров и чипов, но суть надеюсь поняли, что мы на этом направление были, есть и будем. Теперь поговорим о внешнем виде. Многие упрекают, что компьютеры рублённые квадратные и т.д. И что по размерам материнская плата влезит только на носилки и транспортировать компьютер можно будет только на тракторе. Полная чушь. Например в России есть компания ЗАО «ГРАНИТ-ВТ», она делает различные компьютеры, в основе своей встраиваемые. Конечно же такие компьютеры нужны для производства, но просто посмотрим на фото, какой одноплатный компьютер им удалось сделать.

На фото ГРАНИТ-ВТ Модуль ВМ503 предназначен для работы в качестве встраиваемого малогабаритного бортовой ПК автоматических и автоматизированных систем управления подвижных объектов, промышленных систем управления и сбора данных, а также других систем, работающих в сложных условиях эксплуатации… Процессор у компьютера от производителя ЗАО «МЦСТ». Теперь вернёмся к гламурности. Стандартные корпуса от производителя для бытовых и гражданских нужд от ЗАО «МЦСТ» выглядят так:

Рядом на фото то, что встраивается в обычный корпус. Слоты унифицированы. Можно купить любой корпус на свой вкус, хоть из золота и со стразами, если это кому-то надо. Самые простые варианты гражданских ПК, типа «Эльбрус» выглядят так.

Внутри стандартная материнская плата, знакомых типоразмеров. Единственное Российские процессоры не нуждаются в водяном и обычном охлаждении, вентиляторов на процессорах вы не увидете. Внутри вот что:

Слоты расширения стандартные PCI и S-BUS. ATI Rage128 работает на Эльбрус-90микро, наши процессоры переваривают на ура данную карточку. Жёсткий диск HDD и дисковод CD-Writer работают.

Теперь о производительности и мегагерцах. Часто люди не совсем правильно понимают тактовой частоту например 150-200-300-400 или 1000 МГц на Российских процессорах, сравнивая её с зарубежными аналогами. Тактовая частота Российских процессоров невысокая — компенсируется зато она «явно параллельной» архитектурой (EPIC). Некоторые Российские процессоры на 300 МГц в среднем в 1,5 или 2 раза быстрее, чем на Pentium 4/1,4 ГГц. Начнём с простых примеров и маленьких цифр «дорогие мои миллионы» (с)…

В своё время, НТЦ «Модуль» процессор NM6403 NeuroMatrix частота ядра 40 мГц устроили спаринг(тест драй как сейчас модно) с Intel Pentium II процессором с частотой ядра 300 мГц, и жёстко накаутировал последнего, созданный в «Модуле» микропроцессор представляет собой гибрид так называемого RISC — процессора с массово-параллельным сверхбыстродействующим вычислителем. Получившаяся в результате такого «скрещивания» архитектура идеально подходит для задач цифровой обработки сигналов и моделирования нейронных сетей. В этом взаимодействии заключается основное отличие российской разработки от всех мировых микропроцессоров, разрядность у NeuroMatrix — произвольная от 1 до 64 бит, что позволяет обрабатывать большее количество слов в процессоре одновременно — это как раз тот самый параллелизм в вычислениях. В итоге на NM6403 можно добиться такой производительности, которая сравнима или даже превосходит все известные марки микропроцессоров.

Для примера можно привести тест производительности «Преобразование Собеля», которое используется в системах обнаружения и классификации объектов. NM6403 выполняет его со скоростью 68 кадров в секунду. Процессор TMS320C40 американской фирмы Texas Instruments, имеющий тактовую частоту 50 мГц, выполняет это преобразование со скоростью 6,8 кадра в секунду, Intel Pentium с частотой ядра 200 мГц выполняет ту же операцию со скоростью 21 кадр в секунду. И это при том, что рабочая частота ядра NeuroMatrix — всего 40 мГц.

Другой тест — «Преобразование Фурье». Российский процессор делает преобразование для 256 точек за 102 микросекунды, TMS320C40 — в четыре раза медленнее, Intel Pentium II с тактовой частотой 300 мГц — в два раза медленнее.

Причина такой высокой производительности NM6403 в том, что разработчики из НТЦ «Модуль» пошли по пути совершенствования архитектуры, а не по пути наращивания тактовой частоты и объемов кэш-памяти. В результате процессор при выполнении любой операции максимально задействует все свои ресурсы, что и позволяет ему «бить» по скорости и производительности Intel Pentium, обладающий в восемь раз более высокой тактовой частотой. Но это, могут возразить специалисты, синтетические — специальные лабораторные тесты производительности. Если же говорить о жизненном применении российской разработки и ее эффективности, скорости в работе, то представьте себе такую ситуацию. Видеокамера с встроенным NM6403 установлена на Московской кольцевой автодороге и следит за автомобильным движением.

При этом она способна мгновенно распознать марку, цвет, размеры и номерной знак каждого из автомобилей, на огромной скорости пролетающих мимо нее по всем восьми полосам движения. Причем она не только распознает каждую отдельную машину, выяснит, проходил ли водитель техосмотр или находится ли это автотранспортное средство в угоне, но и передаст всю информацию на ближайший пост ГИБДД. Кстати, на международной космической станции «Альфа», в российском блоке «Заря» уже установлен бортовой вычислительный комплекс на основе NM6403 NeuroMatrix, который прекрасно взаимодействует с привычными для все х ЭВМ западного производства.

Созданный на «Модуле» чип можно поставить и в обычный домашний компьютер. Но в этом случае получится выстрел из пушки по воробьям. По его мнению, для бытовых нужд трудно придумать такие задачи, которые обосновали бы необходимость нахождения этого чипа в обычном процессоре. NM6403 предназначен для проведения исследовательских проектов, решения прикладных задач, шифрования и дешифрования, обработки информации, поступающей с космических аппаратов в реальном масштабе времени.

В Голицыне, где расположен центр обработки такой информации, и где ее объем, приходящийся на одного оператора, равен всем передачам Центрального телевидения за год непрерывной работы, чип НТЦ «Модуль» пока не стоит. Но по своим возможностям он способен «перелопатить» и всю эту, и еще много дополнительной информации. Конечно процессоры устаревшие, но этот пример я привёл для того, что бы было понятно, что частоту наших процессоров можно смело умножать на 2. а то и на 3, в зависимости от задач по производительности. И тогда будет, примерно, равная производительность процессоров по гигагерцам. Возьмём более свежее тестирование, на Гос. испытаниях процессоров, например, «Эльбрус-3М»/300 МГц в среднем превосходит производительность Pentium II/300 МГц в 1,75 раза и на 17% выше, чем у Pentium III/450 МГц. На более широком классе задач производительность ВК «Эльбрус-3М» при исполнении кодов IA-32 сравнима с производительностью процессоров Pentium II, Pentium III и Pentium IV, работающих в диапазоне частот 300-1500 МГц. На одной из выставок компьютеры типа «Эльбрус» представили президенту РФ Дмитрию Медведеву, в присутствии журналистов, программистов, геймеров на компьютере запустили тест SPEC, он очень высоко оценил производительность и компактность компьютеров. Обычные пользователи с радостью протестировали на нём оболочку Windows и Microsoft Office. Геймеры с удовольствием протестировали любимые игры типа Quake, косынку и прочее… Сегодня на «Эльбрус-3М» работает около 20 операционных систем в кодах IA-32, MS-DOS, Windows, Linux, FreeBSD, QNX, ОС «Эльбрус», ОС «МСВС», ОС Ubuntu и т.д. Под управлением этих операционных систем на платформе «Эльбрус-3М» работает около тысячи приложений, в том числе компьютерные игры, программы из состава пакета Microsoft Office, видеоролики, программы компрессии данных, драйверы внешних устройств. Все это свидетельствует о надежности и полноте системы двоичной трансляции и её конкурентноспособности. Не стоит забывать, что западные аналоги процессоров х86 достигли своего предела производительности, и увиливают частоту процессора больше для коммерческого использования. Работоспособность увеличивается не так как им бы хотелось+ огромное выделение тепла, и как следствие, необходимость в мощных кулерах охлаждения или водяного охлаждения процессоров. Что выглядит энергозатратным, опасным, неудобным. Российские новые процессоры, типа шести ядерного процессора «Эльбрус-2С+» с тактовой частатой 500МГц и четырёх ядерного процессора «МЦСТ-4R» с тактовой частотой 1000МГц не нуждаются в таком охлаждении. А если вы хотите выразить своё мнение о их производительности, то как я выше вам уже писал, частоту процессора надо умножать в 2-4 раза, в зависимости от задачи поставленной перед ПК с его процессором. И вот только тогда вы примерно выйдете на цифру частоты нашего процессора, измеряя её в частотах зарубежных аналогов. Причём российские производители процессоров и одноимённых компьютеров типа «Эльбрус» разрабатывают не только многоядерные процессоры, но и многопроцессорные. На фото ниже можно увидеть материнскую плату сразу с четырьмя отечественными процессорами.

Такие компьютерные платы поставляли нам на юг, в адрес ОАО «Таганрогский завод „Прибой“. Они выполнены с требованиями к жестким условиями эксплуатации. Используются для создания навигационных приборов для транспорта и военных. Процессорный модуль МВС/С содержит четыре двухядерных микропроцессора R-500S, таким образом представляя собой одноплатную 4-х машинную систему с общим количеством процессоров, равным восьми. Он выпускается и в варианте МВС/С-К с кондуктивным охлаждением.

Завод является четвертой организацией, которая применяет модули этого типа в разрабатываемых радиотехнических системах. Вообщем о компьютерах данных семейств, я могу расказывать ещё долго и нудно… Основная мысль, что процессоры и компьютеры у нас делали, делают и будут делать. На дворе „День народного единства“ наступает, хотелось бы поздравить всех посетителей нашего портала с этим праздником. И тех кто делает и разрабатывает российскую микроэлектронику с праздником.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.