984967 (2)

СБИС разработки МЦСТ
Процессоры SPARC (RISC) 3-х поколений
МЦСТ-R1000: 1ГГц, 4 ядра SPARC V9
Процессоры Эльбрус (VLIW) 4-х поколений
Эльбрус-2С+, 500 МГц, 2 ядра «Эльбрус» + 4 ядра DSP
Эльбрус-4С, 800 МГц, 4 ядра «Эльбрус»
Южный мост КПИ

Процессор прошёл Государственные испытания в марте 2014 года
Тактовая частота 800 МГц
4 ядра
L2$ 8 МБ,
До 23 операций/такт на ядро
3 канала памяти DDR3-1600
3 межпроцессорных канала (16 ГБ/с)
1 канал IO-link (4 ГБ/с)
Улучшения в микроархитектуре
Количество транзисторов – 968 млн
Рассеиваемая мощность – ~45 Вт
Технология – 65 нм, 9 слоев металла
Площадь кристалла - 380 мм2
Эльбрус-4С

Процессор завершил гос. испытания в 2014 году
Тактовая частота 300 МГц,
2 ядра «Эльбрус»
L2$ 2 * 1 МБ
2 канала DDR2-533
3 межпроцессорных канала (по 4 ГБ/с)
2 канала IO-link (2 ГБ/с)
Количество транзисторов: 300 млн
Рассеиваемая мощность: ~20 Вт
Технология: 90 нм, 10 слоёв металла
Площадь кристалла: 320 мм2
Производство на фабрике Микрон
Эльбрус-2СМ

КПИ
Тактовая частота – 250 МГц
2 канала I/O (2 * 1 ГБ/с).
Интерфейсы
PCI Express 1.0a x8
PCI 2.3 (33/66 МГц, 32/64 бит)
Gigabit Ethernet,
4 * SATA 2.0,
2 * USB 2.0
RS 232/485, IEEE1284, Audio, SPI, I2C, GPIO
Количество транзисторов – 30 млн
Рассеиваемая мощность – 5 Вт
Технология – 0.13 мкм, 9 слоев металла
Размер кристалла – 10,6х10,6 мм

Многопроцессорность
Объединение до 4 процессоров на общей памяти (NUMA) через когерентные межпроцессорные каналы без привлечения дополнительной аппаратуры
Возможность добавления в систему дополнительных «южных мостов»

Структура м/п Эльбрус

Асинхронная предподкачка

Пиковая производительность
лин.уч. циклы
Int (8) / FP (9) / St (2) / Ld (4) - 10 + +
Обработка предикатов - 3 + +
Передача управления - 1 + +
Загрузка литерала 32/64 - 4/2 +
Асинхронная загрузка в РФ - 4 +
Адресная арифметика - 4 +
Обработка счетчика цикла - 1 +
----------------------------------------------------------------------------------------
Всего: 18/16 23

Сводная таблица результатов

ВК на базе МП Эльбрус

2015: Эльбрус-8С
1.3 ГГц
8 ядер Эльбрус
250 Гигафлопс
L2$ 8*512КБ, L3$ 16 МБ
4 канала памяти DDR3-1600
3 межпроц. канала по 16 ГБ/с
1 канал IO-link (16 ГБ/с)
320 мм2, 2,7 млрд транзисторов
28 нм, энергопотребление ~60 Вт
Получены первые инженерные образцы

2015: КПИ-2
1 канал IO-link (16 ГБ/с)
PCI Express 2.0 x20 3 * Gigabit Ethernet
8 * SATA 3.0
8 * USB 2.0
32 * GPIO
...
Технология 65 нм
Энергопотребление 12 Вт
Получены первые инженерные образцы

Сервер на базе четырёх процессоров Эльбрус-8С
4 процессора Эльбрус-8С
Южный мост КПИ-2
Оперативная память до 256 Гбайт на сервер
Интерфейсы: SATA 3.0 – 8 каналов, Gigabit Ethernet – 3 канала, PCI Express 2.0 x20, PCI, интерконнект
Высота корпуса 1U
Мощность сервера –
1 Терафлопс
40 Тфлопс в стойке
Сервер Эльбрус-8С
Макетный образец четырёхпроцессорного сервера

2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
10
100
1000
Gflops SP
TSMC
Микрон
Эльбрус-16С
16 нм, 8…16я
0,5 … 1TF
Дорожная карта
Индексом «М» (зелёным цветом) отмечены модели, планируемые к выпуску на отечественной фабрике Микрон (Зеленоград)

Ошибки и уязвимости
Распределение уязвимостей АСУ ТП по типам
Отчёт «Безопасность промышленных
систем в цифрах v2.1», Positive Technologies, 2012

Память приложения

«Защищённый режим»: контроль ошибок во время исполнения
Аппаратно контролируются ошибки программы в работе с памятью и гарантируется целостность указателей
Обращение за границы объекта (массива)
Обращение по указателю на уже освобождённую память объекта, закончившего жизненный цикл
Чтение неинициализированных данных
Обращение по неадресным данным как по указателю
Результат:
Рост производительности труда программиста – на порядок
Возможность создавать надёжные программы, устойчивые к кибернетическим атакам
Замедление скорости работы программ – около 20%

Защищённый режим Эльбруса. Структура дескриптора
128 bit
Дескриптор:
Значения тегов: 00 - Неинициализированное
10 – Данные, 01 и 11 - Часть дескриптора
Структура машинного слова в памяти:

Защищённый режим Эльбруса. Использование дескриптора

Контексты модулей A и B
объявленные в них объекты и функции ссылки на объекты и функции других модулей
Контексты модулей A и B не пересекаются
Межмодульная защита

Каждому модулю соответствует свой дескриптор
Дескриптор модуля хранится при исполнении на аппаратных регистрах,
недоступных пользователю
При вызове функции другого модуля происходит смена дескриптора модуля
Межмодульная защита