Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники




Скачать 76.51 Kb.
НазваниеСостояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники
Дата26.12.2012
Размер76.51 Kb.
ТипДокументы
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ


А.К.Ким


Реализация государственных программ развития российской электронной промышленности, предполагающая кооперацию лидирующих российских институтов и компаний, специализирующихся в области создания и применения микропроцессорных технологий, открывают благоприятные перспективы при решении важных для страны стратегических задач, направленных на существенное повышение конкурентоспособности отечественной вычислительной техники.


.


Введение

Повышение конкурентоспособности отечественных вычислительных средств имеет огромное значение для обеспечения технологической независимости и информационной безопасности страны.

Министерством промышленности и энергетики РФ в сентябре 2007 года утверждена «Стратегия развития электронной промышленности России на период до 2025 года», которая направлена на преодоление технологического отставания отечественной электронной промышленности от мирового уровня и повышение конкурентоспособности ее продукции на внутреннем и мировом рынках сбыта [1]. Стремительно развивающиеся технологии производства электронной компонентной базы в течение последних десятилетий ХХ века были практически недоступны для отечественных проектировщиков микропроцессорной техники. Однако, сохранившийся, невзирая на затянувшийся кризис, высокий научно-технический потенциал российских ученых и инженеров, способных разрабатывать оригинальные архитектурные, схемотехнические и системные решения, а также тенденции к глобализации электронных технологий, являются весомыми предпосылками для восстановления и укрепления статуса нашей страны в мировом сообществе как одного из лидеров в этой области.

В данном аспекте существенное значение имеют разработки компании ЗАО «МЦСТ» [2], которая в последние годы, используя современную технологическую базу, создала серию универсальных микропроцессоров с архитектурой SPARC, микропроцессор «Эльбрус» с архитектурой собственной разработки и вычислительные комплексы «Эльбрус-90микро» и «Эльбрус-3М1» на этой основе. Продукция компании сейчас выпускается серийно и применяется в Минобороны РФ для оснащения объектов системы предупреждения о ракетном нападении, системы контроля космического пространства, системы противоракетной обороны в гидроакустических комплексах перспективных подводных лодок и надводных кораблей, зенитных комплексах С-300 и С-400, в опытно-конструкторских работах, выполняемых по заказу Правительства РФ.


Оценка современного технологического уровня российской микропроцессорной техники

Основные целевые показатели стратегии развития электронной промышленности России предусматривают освоение отечественной электронной промышленностью технологических норм 180 нм в 2008 году, 130 нм в 2010 году, 90 нм в 2013 году и 65 нм в 2015 году (рис. 1). В то же время, необходимо отметить, что разработанная компанией микропроцессорная техника, которая серийно выпускается в настоящее время по технологическим нормам 130 нм, соответствует уровню 2010 года (рис. 2), а выпуск проектируемой продукции, рассчитанной на технологические нормы 90 мкм, 65 нм с дальнейшим переходом на 45 нм (рис. 3), существенно опережает запланированные сроки освоения передовых технологий.





Рис. 1. Целевые показатели стратегии развития электронной промышленности РФ.


Универсальные микропроцессорные модули серии «R500» с архитектурой SPARC применяются в серийном производстве стационарных и мобильных вычислительных комплексов серии «Эльбрус-90микро». К настоящему времени по заказу Правительства РФ изготовлено и поставлено заказчикам более 1000 вычислительных комплексов этой серии. Успешно завершены государственные испытания опытных образцов двухпроцессорной системы на кристалле «R-500S», в которой реализованы два процессорных ядра «R-500», ряд системных контроллеров и периферийных контроллеров.

Прошедший государственные испытания российский микропроцессор «Эльбрус» с разработанной компанией оригинальной архитектурой Е2К [3] стал основой для создания универсальных высокопроизводительных вычислительных комплексов серии «Эльбрус-3М1».





Рис. 2. Сопоставление технологического уровня серийно выпускаемой микропроцессорной техники с целевыми показателями стратегии развития электронной промышленности.





Рис. 3. Сопоставление технологического уровня проектируемой микропроцессорной техники с целевыми показателями стратегии развития электронной промышленности.

Микропроцессор "Эльбрус" имеет следующие основные характеристики:

– проектные нормы – 130 нм;

– количество транзисторов – 75 млн.;

– разрядность представления чисел – до 64;

- отношение производительность/мощность, определенное на основании показателей работы в составе ВК «Эльбрус-3М1» - 0.5 Гфлпс/вт.

По результатам государственных испытаний пиковая производительность двухпроцессорного ВК «Эльбрус-3М1» находится в диапазоне от 11.6 млрд. оп/сек до 45.2 млрд. оп/сек в зависимости от формата данных. Архитектурный уровень разработки характеризуется показателем производительности 16 Гфлопс/Ггц

В микропроцессоре "Эльбрус" реализованы передовые вычислительные технологии, поддержанные архитектурой:

– технология явного параллелизма на основе широкого командного слова;

– технология битовой компиляции;

– технология защищенного программирования;

Высокая производительность микропроцессора достигается за счет параллельного выполнения независимых операций (до 23) внутри широкой команды. Автоматическое распараллеливание программ (статическое планирование параллельной работы исполнительных устройств микропроцессора) в соответствии с имеющимися аппаратными возможностями и их оптимизация обеспечиваются компилятором [4]. Эффективность архитектуры микропроцессора поддержана использованием большого набора универсальных исполнительных арифметических устройств и другими специальными техническими решениями.

Технология защищенного программирования основана на контекстной защите, которая базируется на аппаратной типизации данных, реализованной при помощи тегов. Применение этой технологии решает проблему защиты информационных систем от работы с недействительными указателями на объекты в ходе вычислительного процесса, а также обеспечивает эффективные средства отладки, что позволяет значительно повысить надежность создаваемых программ и сократить сроки их разработки.

Серьезными новациями характеризуется общее программное обеспечение вычислительного комплекса "Эльбрус-3М". Наряду с традиционными возможностями комплексов серии "Эльбрус" (функционирование в многопользовательском режиме и режиме реального времени, в локальных и глобальных вычислительных сетях и пр.), общее программное обеспечение (ОПО) обеспечивает:

– битовую совместимость с вычислительной платформой "Intel";

– переносимость программ с вычислительных средств типа "Эльбрус-90микро" и вычислительных комплексов "Эльбрус" предыдущих поколений.

В составе ОПО разработаны и постоянно развиваются три операционные системы с интерфейсом Unix (Possix), в том числе ОС МСВС, которые имеют версии, рассчитанные на использование в составе вычислительных комплексов «Эльбрус-90микро» и «Эльбрус-3М1» с поддержкой работы в реальном масштабе времени.


Перспективные разработки российской микропроцессорной техники

В развитие линии SPARC-архитектуры проводятся разработки 4-ядерной системы на кристалле МЦСТ-4R со встроенными контроллерами и вычислительных средств на ее основе. Проект ориентирован на технологические нормы 90 нм, планируемая таковая частота 1 ГГц. Для программирования предусматривается использование оптимизирующего компилятора C/C++ с возможностью автоматического распараллеливания программ.

Перспективные проекты микропроцессорной техники на основе архитектуры «Эльбрус» направлены на разработку базовых технологий и конструкций 8-ядерной системы на кристалле и суперкомпьютера петафлопной производительности на ее основе, обеспечивающих достижение высокой и сверхвысокой производительности отечественных управляющих вычислительных систем и комплексов стратегического значения. С переходом на технологические нормы 45 нм вариант реализации серверов на базе 8-ядерной системы на кристалле при тактовой частоте 2 ГГц обеспечит производительность до 8 TFlops и даст возможность создать суперкомпьютер петафлопной производительности.

Успеху проектов компании должна способствовать реализуемая сейчас кооперация ведущих институтов, научных школ и предприятий, которые специализируются в области проектирования и производства средств микроэлектроники и вычислительной техники. В ее рамках с 2006 года выполняется объединение деятельности ЗАО «МЦСТ» и ОАО «ИНЭУМ», лидирующей отечественной организацией, ведущей разработку и внедрение управляющих вычислительных комплексов и систем автоматизации в ключевых отраслях промышленности и энергетики [5]. Эта интеграция позволит расширить область применения отечественных микропроцессоров и вычислительных комплексов, создать новые возможности для их совершенствования.


Заключение

Эффективная проектная деятельность ЗАО «МЦСТ» обеспечивает применение уникальных для России технологий проектирования, производства и внедрения универсальных высокопроизводительных микропроцессоров, вычислительных комплексов специального назначения, многоядерных систем на кристалле и вычислительных систем сверхвысокой производительности, выполняющих большие объемы вычислений в реальном масштабе времени. Это открывает благоприятные перспективы для существенного повышения уровня конкурентоспособности российской вычислительной техники.


Литература

  1. Стратегия развития электронной промышленности России на период до 2025 года. Утверждена Министерством промышленности и энергетики РФ. Москва, сентябрь 2007.

  2. Бабаян Б., Ким К., Сахин Ю. Отечественные универсальные микропроцессоры серии «МЦСТ-R». – ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, №3, 2003, с. 46-51.

  3. Ким А.К. Новые рубежи ЗАО «МЦСТ». Современная вычислительная техника для российской армии. – Военно-промышленный курьер, №24 (91) 6–12 июля 2005, с. 9.

  4. Волконский В.Ю. Оптимизирующие компиляторы для архитектуры с явным параллелизмом команд и аппаратной поддержкой двоичной совместимости. - Информационные технологии и вычислительные системы. Вып.3, 2004, с. 4-26. 5. 5.

  5. Управляющие вычислительные комплексы: Учеб. Пособие/Под ред. Н.Л.Прохорова. 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Финансы и статистика, 2003. – 352 с.: ил.




Похожие:

Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники iconПрезентация по теме «История развития компьютерной техники»
Программы: «История, современное состояние и перспективы развития компьютерной техники»
Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники icon1. Место и роль вычислительной техники. Состояние и перспективы развития вт. Принципы развития вт(3М). Обобщенная структурная схема ЭВМ
Место и роль вычислительной техники. Состояние и перспективы развития вт. Принципы развития вт(3М). Обобщенная структурная схема...
Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники iconПрикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития”
Международной академии наук прикладной радиоэлектроники (ан прэ) и Харьковского национального университета радиоэлектроники (хнурэ)...
Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники iconПрограмма Четвертого Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития»
Организационный комитет приглашает Вас принять участие в работе Четвертого Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние...
Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники iconДоклад май 2007 года
Российской Федерации, начатую в 2005 году докладом «Российский рынок периодической печати, 2005 год. Состояние, тенденции и перспективы...
Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники iconАэрогидродинамика, акустика, динамика, системы управления, прочность и перспективы развития авиационной техники
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы
Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники iconСостояние и перспективы развития библиотечного дела в Российской Федерации
М. М. Тимофеева, советник отдела библиотек и архивов Департамента культурного наследия и изобразительного искусства, Министерство...
Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники iconДополнительное профессиональное образование взрослых в системе непрерывного образования Кемеровской области: современное состояние и перспективы развития
Сентября 2010 г в Кузбасском региональном институте развития профессионального образования был проведен «круглый стол» «Дополнительное...
Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники iconСписок литературы Библиотечно-библиографическая классификация : современное состояние, перспективы развития // Библиотековедение. 2001
Библиотечно-библиографическая классификация : современное состояние, перспективы развития // Библиотековедение. 2001. № С. 31-39
Состояние и перспективы развития российской высокопроизводительной микропроцессорной техники iconРеферат «современное состояние, структурно-функциональная организация и перспективы развития настольных пк»
«современное состояние, структурно-функциональная организация и перспективы развития настольных пк»
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница