Возможности платформы Эльбрус
Горшенин Максим Начальник отдела проектов развития бизнеса
• 1948 г.: Образован ИТМиВТ
• 1992 г.: Образовано АО «МЦСТ» группой
специалистов ИТМиВТ
• 1995 г.: Разработка для фирмы SUN
логической схемы процессора с системой
команд SPARC V.9 (для её верификации)
• 2001 г.: Микропроцессор МЦСТ-R150
(150 МГц, система команд SPARC V.8) и ВК на его базе
• 2007 г.: Первый микропроцессор серии Эльбрус (300 МГц)
• 2017 г.: Сервер на базе МП Эльбрус-8С - 1 Тфлопс
Специализация АО «МЦСТ»:
• Разработка вычислительной платформы – Микропроцессоры и контроллеры
– Средства разработки ПО
– BIOS, операционные системы
• Вычислительные комплексы (ВК) – Базовые («референсные») ВК
– ВК в заказных конфигурациях
АО «МЦСТ» и ПАО ИНЭУМ • 1958 г.: на базе Лаборатории электри-
ческих систем МЭИ основан ИНЭУМ
• 1974 г.: серия «малых» СМ ЭВМ для
управления производств. процессами
• 1988 г.: продолжение линии ЭВМ
СМ 1820 на зарубежной элементной
базе, поставки для атомной промыш-
ленности (общий выпуск СМ ЭВМ с 1974 по 2000 год - более 80 тыс штук)
• 2006 г.: начало кооперации коллективов АО «МЦСТ» и ПАО «ИНЭУМ им. И.С.Брука», переход на отечественные микропроцессоры
Специализация ИНЭУМ:
• Разработка и производство ВК для гражданского рынка
• Промышленная автоматизация
• Робототехника и мехатроника, медицинская техника
• Инженерное и специальное ПО (САПР)
BIO
S
Описание аппаратуры, средства разработки, BIOS, операционная система созданы в России,
имеются в исходных кодах
Операционная система
Приложения
Приложения
Приложения
√ √
Доверенность платформ Эльбрус и МЦСТ-R
√
√
Спектр МП Эльбрус и МЦСТ-R
Микропроцессоры Эльбрус и МЦСТ-R
Процессоры SPARC 4-х поколений
Встраиваемые МП
Процессоры Эльбрус 5-ти поколений
Настольные МП Серверные МП
МЦСТ R1000 2010
Эльбрус-1С+ 2015
Эльбрус-4С 2013 Эльбрус-8С
2015
Эльбрус-8СВ 2018
Эльбрус-16С 2021
МЦСТ-R – экономичные МП c простым
внутренним устройством, аналоги МП ARM и MIPS
Эльбрус – МП с отечественной архитектурой и
рекордной производительностью
МЦСТ R2000 2018
Эльбрус-1СНК 2018
Эльбрус-2С3 2020
Эльбрус-12С 2020
МП Эльбрус-4С
Процессор для ПК, серверов начального уровня, эмуляции х86, управляющих и сетевых устройств
Класс МП – Intel Xeon (младшие), Core i3
Характеристики МП:
тактовая частота – до 0.8 ГГц;
количество ядер – 4 (каждое до 23 оп/такт)
пик. производительность - до 50 Gflops SP;
ОЗУ – 3 * DDR3 ECC (до 38 ГБ/с), до 48 ГБ
канал ввода-вывода: 2 ГБ/с (дуплекс)
до 4 микропроцессоров с общей памятью
потребляемая мощность ~40 Вт;
технология – 65 нм;
количество транзисторов – 900 млн;
Год выпуска - 2013
МП Эльбрус-1С+ Процессор для терминалов и встраиваемых решений
Класс МП – Intel Atom, ARM, MIPS
Характеристики МП:
тактовая частота – до 1 ГГц;
количество ядер – 1 (до 25 оп/такт)
граф. процессор с поддержкой 3D графики
производительность - до 24 + 28 Gflops SP;
ОЗУ – 2 * DDR3 ECC (до 25 ГБ/с), до 32 ГБ
канал ввода-вывода: 16 ГБ/с (дуплекс)
рассеиваемая мощность: 7…10 Вт
количество транзисторов: 375 млн
Год выпуска - 2015
МП Эльбрус-8С
Процессор для серверов и рабочих станций
Класс МП – Intel Xeon, Core i7, IBM POWER
Характеристики МП:
тактовая частота – до 1,3 ГГц;
количество ядер – 8 (каждое до 25 оп/такт)
пик. производительность - до 250 Gflops SP;
ОЗУ – 4 * DDR3 ECC (до 51 ГБ/с), до 64 ГБ
канал ввода-вывода: 16 ГБ/с (дуплекс)
до 4 микропроцессоров с общей памятью
потребляемая мощность ~70 Вт;
технология – 28 нм;
количество транзисторов – 2,7 млрд;
Год выпуска - 2015
МП Эльбрус-8СВ
Госконтракт с Минпромторгом РФ.
Срок завершения: 2018 г. Серийное производство – 2019 г.
Стадия разработки – готовность ко второму tapeout
Характеристики МП: производительность - до 580 Gflops;
количество ядер – 8;
тактовая частота – 1,5 ГГц; ОЗУ – DDR4, четыре канала (до 76,8 ГБ/с)
канал ввода-вывода: 16 Гбайт/с (дуплекс)
до 4 микропроцессоров с общей памятью потребляемая мощность 70-90 Вт;
технология – 28 нм;
количество транзисторов > 3 млрд;
Характеристики МП:
производительность - до 1500 / 750 Gflops (SP/DP);
количество ядер – до 16;
тактовая частота – до 2 ГГц;
Кэш-память (L2 + L3) – 40 Мбайт
ОЗУ – DDR4, 8 каналов
Система на кристалле включает: PCIe 3.0, 1/10 Gb Ethernet, SATA 3.0, USB 3.0
до 4 микропроцессоров с общей памятью
до 48 ГБ/с межпроцессорный обмен (с аггрегацией)
потребляемая мощность >100 Вт;
технология – 16 нм;
количество транзисторов ~ 6 млрд;
Сроки завершения ОКР: 2021 г., продукция – с 2022 г.
Основные технологические нововведения • вся система на одном кристалле, включая контроллеры периферийных устройств
• поддержка виртуализации, в том числе в кодах Intel x86-64
• масштабируемая векторизация
• аппаратная поддержка динамической оптимизации (рост производительности ядра)
МП Эльбрус-16С
МП Эльбрус-2С3 Система на кристалле для мобильных и встраиваемых решений
Класс МП – Intel CoreM, ARM, MIPS
Характеристики МП:
тактовая частота – до 2 ГГц;
количество ядер – 2 (до 25 оп/такт)
граф. процессор с поддержкой 3D графики
аппаратное ускорение видеокодеков
производительность - до 70 + 250 Gflops SP;
ОЗУ – 2 * DDR4 ECC, до 64 ГБ
интерфейсы ввода-вывода: PCI-Express 3.0 x8, USB 3.0, SATA 3.0
рассеиваемая мощность: 5…10 Вт
Технология 16 нм
Год выпуска - 2020
Эльбрус-4С Intel Core i3-
3110M Эльбрус-8С
Intel Xeon
E5-2609
v3
Эльбрус-8СВ Intel Xeon E7-
4850 v4 Эльбрус-16С
Микроархитектура Эльбрус
поколение 3 Ivy Bridge
Эльбрус
поколение 4 Haswell
Эльбрус
поколение 5 Broadwell
Эльбрус
поколение 6
Тактовая частота 800 МГц 2.4 ГГц 1.3 ГГц 1.9 ГГц 1.5 ГГц 2.1…2.8 ГГц 2 ГГц
Пик. произв-ть
Гфлопс DP 25 38.4 125 182.4 288 537.6 768
Скалярных/
векторных FP DP**
операций в такт
23/8 6/8 25/12 8/16 25/24 8/16 25/24
(прогноз)
Число ядер 4 2 8 6 8 16 16
Кэш-память 8 МБ 3.5 МБ 16 МБ 15 МБ 16 МБ 40 МБ 24…32 МБ
Количество каналов
памяти 3 2 4 4 4 4 4…8
Пропускная
способность каналов
памяти
38.4 ГБ/сек 25.6 ГБ/сек 51.2 ГБ/сек 51.2
ГБ/сек 68.2 ГБ/сек 102 ГБ/сек >100 ГБ/сек
Многопроцессорност
ь До 4 Нет До 4 До 2 До 4 До 4 До 4
Технологический
процесс 65 нм 22 нм 28 нм 22 нм 28 нм 14 нм 16 нм
TDP 45 Вт 35 Вт 70Вт 85 Вт 80 Вт 115 Вт ~100Вт
Инновационные технологии Эльбрус
Параллельная энергоэффективная архитектура
• 25-48 оп. за такт, явный параллелизм операций
• Высокая однопоточная производительность
• Процессор общего назначения
• Собственный оптимизирующий компилятор
Эффективная двоичная совместимость с Intel x86, x86-64
• Исполнение Windows XP, Windows 7 и выше, Linux
• Слой совместимости для приложений в кодах x86/x86-64 в среде Linux
• Производительность до 80% от нативной, по логической скорости аналогичен Intel Core
• Базируется на аппаратно поддержанной технологии динамической двоичной компиляции
Технология защищённых вычислений
• Защита (аппаратная) логической структуры памяти
• Гарантированное обнаружение ряда уязвимостей
• 10x повышение скорости отладки программ
• Надежность программ, защита от компьютерных вирусов
Эльбрус защищ. исп.
программ
Быстрая разработка и отладка
Защита от вирусов и
атак 0-го дня
Программная надёжность
Программная экосистема
Операционная система Эльбрус Сертификаты Министерства Обороны: 2-й класс защищённости от НСД 2-й уровень контроля НДВ
C11, C++11, C++14
Совместимость с gcc 5.5
Fortran2003
Java 8
.NET (в разработке)
Библиотека EML,
~1500 функций
Собственные средства разработки Средства информационной безопасности
Другие ОС и ПО
~5000 пакетов
Двоичный транслятор
Основана на ядре Linux 3.14/4.9
Собственный BIOS
СОВ МСЭ Совместимость с
АстраЛинукс и МСВС по мандатным
меткам
Партнёры в сфере информационной безопасности
Антивирус Касперского Антивирус Dr. Web Антивирус ClamAV
КриптоПро CSP КриптоПро ЭП Browser Plug-in
КриптоПро CAdES КриптоПро NGate КриптоПро HSM ПАК Дионис NX
ViPNet CSP
2.6.33
Сертификат получен (МО)
3.14
Сертификат на получении
4.9 (ОС Эльбрус-Д)
Конец 2018 г.
Развитие ОС Операционная система Эльбрус
Платформа Альт8 (3.14) Платформа Альт9 (4.9)
До конца 2018 г.
Операционная система Альт
Прототип (3.14) Релиз Ленинград (4.9)
Подача на серт. 4 кв. 2018 г.
Операционная система Астра Линукс
Спектр гражданской вычислительной техники на базе МП Эльбрус и МЦСТ-R
Системы хранения данных (СХД)
Серверы баз данных
Блейд-серверы Кластеры СуперЭВМ
Спектр ВТ
Настольные ПК
Терминалы и тонкие клиенты Промышленные компьютеры
Рабочие станции Серверы общего назначения
Ноутбуки и планшеты
Организован сервис 24х7
Стоимость поддержки
существенно ниже, чем для зарубежной ВТ
Обработано 2.7 млн
документов
Эльбрус-БД (сервер СУБД) Эльбрус-ЦЭФ (СХД) Эльбрус-СП (сервер приложений) Эльбрус-ТС (технологический)
Проект ПВДНП
СХД Системы хранения данных: распределённые и монолитные
Распределённая СХД Ceph версии 10.х Процессор Эльбрус-4С/Эльбрус-8С
Фактор репликации >=2
Опробован в ЦОД ПВДНП
Открытый исходный код
СХД Raidix 4.x Процессор Эльбрус-8С/4C
2-контроллерный дизайн
Active-Active
Ведутся испытания
СХД Raidix RAIN Процессор Эльбрус-4C/8С
Распределённая СХД
Фактор репликации <2
Ведутся испытания
Результат ПГЗ 2016 Пилотная поставка для ЦОД МВД
• Производство 216 серверов на базе МП Эльбрус-4С в модификации, оптимизированной для проекта МВД
• Пусконаладка серверов в текущем ЦОД МВД
Cовместно с компанией Энкор:
• Реализация для платформы Эльбрус программной инфраструктуры для решения задач Big Data:
– Apache Hadoop
– Apache Ignite
• Доработка и оптимизация Java-машины
• Перенос на платформу Эльбрус алгоритмов дактилоскопического анализа
• Оптимизация базовой библиотеки алгоритмов анализа дактилоскопических данных со средним ускорением в 10 раз
Поставка МВД 2016 года
Также успешно проведён перенос ПО Папилон на платформу Эльбрус
ВК Эльбрус 801-PC
Рабочая станция Эльбрус 801-PC
1 процессор Эльбрус-8С (8 ядер, 1300 МГц), 250 GFLOPs
Оперативная память: 32 Гбайт (до 64 Гбайт), DIMM DDR3
Интерфейсы: SATA 3.0 – 7 каналов, mSATA 3.0 – 1 канал,
Gigabit Ethernet – 3 канала, PCI Express 2.0 x16 (2X8) + x4 – 3
слота, PCI – 1 слот, USB 2.0 – 6 каналов
Видеокарта Radeon R5
HDD, SSD
Корпус Mini Tower
ВК Эльбрус 801-М
Моноблок Эльбрус 801-М
1 процессор Эльбрус-8С (8 ядер, 1300 МГц),
250 GFLOPs
Оперативная память: 32 Гбайт (до 64 Гбайт),
DIMM DDR3
Интерфейсы: SATA 3.0 – 7 каналов, mSATA 3.0 –
1 канал, Gigabit Ethernet – 3 канала, PCI Express
2.0 x16 (2X8) + x4 – 3 слота, PCI – 1 слот, USB
2.0 – 6 каналов
Видеокарта Radeon R5
HDD, SSD
Корпус Моноблок
Наличие АПМДЗ (опционально)
ВК Эльбрус 101-PC/М
Тонкий клиент ВК Эльбрус 101-PC
Моноблок Эльбрус 101-М
1 процессор Эльбрус-1С+ (1 ядро, 1000 МГц), 24 GFLOPs
Оперативная память: 16 Гбайт (до 32 Гбайт), DIMM DDR3
Встроенное 3D ядро (Эльбрус 101-PC)/видеокарта AMD
Radeon (Эльбрус 101-М)
до 2 независимых мониторов Full HD
Интерфейсы: SATA 3.0 – 7 каналов, mSATA 3.0 – 1 канал,
Gigabit Ethernet – 3 канала, PCI Express 2.0 x16 – 1 слота,
mini PCI Express – 1 слот, USB 2.0 – 6 каналов,
Режим энергосбережения
Конструктив Mini-ITX (мат.плата),
Slim Desktop (Эльбрус 101-PC),
моноблок 24” с сенсорным экраном (Эльбрус 101-М)
Планшет на базе МП Эльбрус-1СНК
Экран 10…11”, IPS FullHD
1 процессор Эльбрус-1С+ (1 ядро, 1000
МГц), 24 GFLOPs , 1 мост КПИ2 для
связи с периферией на единой подложке
Оперативная память: до 8 Гбайт, DIMM
DDR3
Встроенное 3D ядро
Интерфейсы: USB 3.0, Wi-Fi, Bluetooth,
Глонасс, Камеры
(фронтальная/тыльная), LTE, NFC.
Режим энергосбережения
Охлаждение пассивно-активное
Беспроводная зарядка
(прорабатывается)
Сервер Эльбрус 802
2 процессора Эльбрус-8С (8 ядер, до 1300
МГц), до 500 GFLOPs SP
2 моста КПИ-2 для связи с периферией
Оперативная память: до 128 Гбайт DIMM
DDR3 ECC
Интерфейсы: SATA 3.0 – 16 каналов,
Gigabit Ethernet – 4 канала
PCI Express 2.0 2x16 (4X8) + 2x4 – 6
слотов, PCI – 1 слот, USB 2.0 – 8 каналов
Модуль менеджмента IPMI 1.5
Корпус 1U, 2U, 3U.
Дублированные блоки питания
Сервер Эльбрус 804
4 процессора Эльбрус-8С (8 ядер, до 1300
МГц), до 1000 GFLOPs SP
1 мост КПИ-2 для связи с периферией
Оперативная память: до 256 Гбайт DIMM
DDR3 ECC
Интерфейсы: SATA 3.0 – 8 каналов,
Gigabit Ethernet – 3 канала
PCI Express 2.0 1x16 (2X8) + 1x4 – 3
слота, PCI – 1 слот, USB 2.0 – 6 каналов
Модуль менеджмента IPMI 1.5
Корпус 1U, 2U, 3U.
Кластер на базе МП Эльбрус-8С
Узел Эльбрус 8С.4
4 процессора Эльбрус-8С (8 ядер, 1300 МГц),
1 ТFLOPs SP, 0.5 Тflops DP
Оперативная память: до 256 Гбайт, DIMM DDR3
До 3 дисков mSATA
Кластер (стойка)
150 узлов
75 TFLOPs в стойке
Водяное охлаждение
Кластер на базе МП Эльбрус-8СВ (2021)
Узел Эльбрус 8.4В
4 процессора Эльбрус-8СВ - 8 ядер, 1500 МГц,
1 мост КПИ2 для связи с периферией
Оперативная память: не менее 128 Гбайт на
узел, DIMM DDR4
Кластер
До 153 узлов, 177,5 TFLOPs
Топология сети 4D тор
Водяное охлаждение
75 КВт в стойке, PUE<1.06 Плотность в стойке: 4.46х Площадь ЦОД: 0.1х Унификация для Э-8С, Э-8СВ, Э-16С
Перенос всех приложний на арх. Эльбрус (портирование)
Перевод на ПО для платф. Linux
Принципы миграции Перенос ОС на арх. Эльбрус (портирование)
Слой совместимости
Эльбрус-х86
Слой совместимости
Эльбрус-х86 Слой совместимости
Эльбрус-х86
Поддержка разработчиков ПО
SDK
ОС Эльбрус в сборках для МП Эльбрус и МП x86-64
Кросс-компилятор
Отладчик и профилировщик, другие средства мониторинга и анализа производительности
Высокопроизводительные библиотеки
Стенд бесплатного тестирования
Удалённый доступ к серверам на базе Эльбрус-4С
Тестирование в офисе в г. Москва
Служба поддержки
Web-портал (Bugzilla)
Промышленный компьютер тип 2 Защищенный промышленный компьютер для тяжелых условий эксплуатации на базе микропроцессора Эльбрус-1С+. Все элементы на ПП выполнены методом поверхностного монтажа, без применения разъемов.
Микропроцессор Эльбрус-1С+
Количество микропроцессоров 1
Оперативная память До 8 ГБ DDR3 ECC (двухканальная)
Flash-накопитель 8 – 16 ГБ (паяный) + mSATA
Ethernet 3х10/100/1000 Мбит/с
RS-232 2 канала
RS-485/RS-422 2 канала с гальванической изоляцией
USB 2.0 2 канала
Видео 2хHDMI
Дополнительные интерфейсы SATA
RTC Да
Индикация 2 светодиода
Внешние каналы GPIO 4 шт
Сторожевой таймер Да
Напряжение питания 12В DC
Потребляемая мощность, не более 30 Вт
Охлаждение Без вентиляторов
Рабочий диапазон температур -40 … +50
Степень защиты IP-65
Стойкость к синусоидальной вибрации 1-200 Гц, 1g
Опытные образцы Конец 2017 года
Промышленный компьютер тип 3 Промышленный компьютер в облегченном металлическом корпусе на базе микропроцессора Эльбрус-1С+. Кондуктивное охлаждение.
Микропроцессор Эльбрус-1С+
Количество микропроцессоров 1
Оперативная память До 8 ГБ DDR3 ECC (2 канала, паяная)
Flash-накопитель 8 – 16 ГБ (паяный) + mSATA
Звук AC97
Ethernet 3х10/100/1000 Мбит/с IEEE-1588
RS-232 2 канала
RS-485/RS-422 2 канала с гальванической изоляцией
USB 2.0 6 каналов
Видео 2хHDMI
Дополнительные интерфейсы SATA, PCI-104, 2-канальный LVDS
Индикация 4 светодиода
Внешние каналы GPIO 8 шт TTL с защитой
Сторожевой таймер Да
Напряжение питания 12В DC
Потребляемая мощность, не более 30 Вт
Охлаждение Без вентиляторов
Рабочий диапазон температур -40 … +50
Степень защиты IP-20
Стойкость к синусоидальной вибрации 5-500 Гц, 1g
Опытные образцы Начало 2018 года
Программируемый логический контроллер Новая линейка ПЛК для АСУ-ТП и модулей УСО на базе микропроцессора Эльбрус-1С+.
Основные характеристики ПЛК: • Модульная структура с жестким монтажным каркасом и объединительной панелью. • Дублирование процессорных модулей. • Дублирование ввода электропитания. • Последовательный системный интерфейс, поддерживающий режим дублирования
процессорных модулей, горячую замену и автоконфигурирование. • Каскадное подключение нескольких монтажных каркасов с модулями УСО с
использованием одного комплекта процессорных модулей. • Три канала Ethernet процессорного модуля обеспечивают возможность построения
мажорированных систем методом троирования комплектов средствами системного ПО.
• Работа под управлением ОСРВ Эльбрус, QNX (опционально). • Программирование прикладного ПО с помощью САПР Beremiz на языках стандарта
МЭК-61131-3. • Поддержка протоколов передачи данных: ModBUS-RTU, ModBUS-TCP, OPC-UA, SMRS,
SMTCP. • Наличие OPC-DA сервера для ОС Windows. • Поддержка MsaterSCADA 4D (опционально). • Опытные образцы в середине 2018 г.
Языки стандарта МЭК 61131-3 – САПР Beremiz Система программирования ПЛК на базе технологических языков высокого уровня стандарта МЭК-61131-3
• Поддержка пяти языков: ST, FBD, SFC, LD, IL
• Кросс-платформенная среда разработки (Windows, Linux, ОС Эльбрус
• Поддержка защищенного режима Эльбрус
• Поддержка алгоритмов резервирования
• Поддержка алгоритмов троирования
• Поддержка всей линейки устройств семейства СМ1820М
Сертификаты и безопасность Операционная система Эльбрус имеет сертификат МО РФ на
соответствие требованиям: 2-й класс РД СВТ 2-й уровень отсутствия недокументированных возможностей (НДВ) 2-й класс РД межсетевых экранов (МЭ) соответствие реальных и декларируемых в документации возможностей (РДВ) 2-й класс защищённости от несанкционированного доступа (НСД)
АПМДЗ и ПМДЗ:
АПМДЗ «Криптон» для ВК на базе «Эльбрус-8С» сертификат ФСБ для «СС» АПМДЗ «Цезарь» для машины «Эльбрус 401-РС исп. 03» сертификат ФСБ для «СС» ПМДЗ «Эшелон»
Спасибо за внимание!