Немного ответов на часто задаваемые вопросы об отечественных процессорах.
Сколько стоит произвести процессор Эльбрус-8С или более совершенный его вариант Эльбрус-8СВ, имеющий пиковую производительность свыше 500 ГФлопс?
Процессор Эльбрус-8С содержит 2,73 млрд. транзисторов, процессор Эльбрус-8СВ, выпуск которого запланирован на 2017 год, пусть будет содержать не более трех миллиардов транзисторов. Это допущение правомочно т.к. изменения в архитектуре коснется лишь увеличения в два раза разрядности исполнительных блоков, и поднятии частоты работы ядер. Стоимость схемы содержащей один миллион вентилей составляет 1 цент, следовательно чипы с тремя миллиардами транзисторов будут стоить в производстве не более трех тысяч центов или тридцати долларов. С корпусировкой и маржой производителя для заказчика чипы обойдутся не дороже 40 долларов в сегодняшних ценах. Понятно, что стоимость НИОКР в эту цену не входит, однако она сегодня исчисляется в рублях и с ростом курса доллара её доля в конечной рублевой цене упала в два с половиной раза.
Почему архитектура "Эльбрусов" лучше микроархитектуры "Интел" (х86)?
Уже прошло 25 лет, как известный и уже бывший разработчик отечественных Эльбрусов на каждой конференции не устает повторять, цитата:
«Мы в России первые сделали суперскаляр, но первые же поняли его недостатки»
Эти слова являются ключом к пониманию того, что сегодня представляет линейка российских процессоров Эльбрус(VLIW/EPIC), и почему микропроцессоры компании Intel (х86) обвалили рынок продаж персональных компьютеров.
После выхода тестовых образцов в 20015 году стало понятно, что Эльбрус-8С сопоставим по производительности не с предыдущим поколением процессоров, а с новейшими процессорами Intel с микроархитектурой Sandy Bridge, т.е. с процессорами Intel произведенными после 2011 года под брендом Intel Core i7. Сегодня фирма AMD, так и наша МЦСТ не имеет доступа к современному микроэлектронному производству (в 2015-ом году это 14 нанометров). Кроме того, все современные производители микропроцессоров, кроме фирмы Intel не могут оптимизировать свои чипы на уровне транзисторов, т.к. вынуждены пользоваться стандартной библиотекой готовых элементов, которую им предоставляет кремневая фабрика у которой они закажут производство своего кристалла. А значит и на этом этапе Эльбрусы и амдэшные микропроцессоры будут терять производительность не по своей вине, а по причине того, что они в отличие от Intel а, не имеют своего производства и не могут быть под него оптимизированы. Такое положение дел в мировой экономике, где доминирует одна фирма по производству микропроцессоров неизбежно приводит к технологическому застою, и именно поэтому, разница в производительности между двумя поколениями микроархитектур фирмы Intel на каждом шаге так мала. Например архитектура Broadwell производительнее Haswell всего на 5%, поэтому то единственное, чем чипы Broadwell-E могут превосходить Haswell-E - это количеством ядер. Но разве покупателей и рынок может вдохновить такие достижения? Естественно нет, поэтому технологический застой, созданный монополией фирмы Intel , которую целенаправленно поддерживает правительство США политикой сдерживания распространения микроэлектронных технологий, приводит к обвальному падению продаж. Как сообщают маркетологи, цитата:
«выход новых процессоров никак не повлиял на продажи персональных компьютеров - они продолжили снижаться, всего за прошедший год рынок обвалился на 10% в штучном выражении»
Во втором квартале 2010-ого года AMD получила первые образцы процессоров изготовленных по 32-нанометровому техпроцессоу с архитектурой Bulldozer. И в плоть до 2016-ого года AMD продолжает выпускать свои процессоры для настольных ПК по этому техпроцессу. Менеджеры AMD кормят пять лет рынок обещаниями перейти на современный техпроцесс, но воз и ныне там, потому, что у AMD нет своего производства и доступ даже к 28-нанометровому техпроцессу у нее ограничен. Когда AMD столкнулась с этой проблемой, она решила ее смягчить выпуском многоядерных процессоров. Ровно тоже самое сегодня делает Intel , которой трудно перешагнуть рубеж в 14 нанометров, поэтому с точки зрения рынка Broadwell производительнее Haswell всего на 5%, и то единственное, чем чипы Broadwell-E могут превосходить Haswell-E и заинтересовать конечного покупателя это именно количеством ядер.
И вот тут у нашей МЦСТ открывается окно возможностей, если не догнать топовую продукцию Intel используя грубую силу, т.е. используя техпроцесс и доступ к его оптимизации (которых у нашей МЦСТ нет), то хотя бы максимально сократить отставание. И сделать это вполне возможно за счет фундаментальных преимуществ отечественной архитектуры Эльбрус, которая относится к классу VLIW т.е. у которой very long instruction word - «очень длинная машинная команда» Особенностью VLIW является то, что в каждой команде процессора может содержаться до 23 элементарных операций, которые должны исполняться параллельно. На самом деле сегодня Эльбрусы скорее не VLIW, а EPIC, т.е. explicitly parallel instruction computing - микропроцессорная архитектура с явным параллелизмом команд. Фирма Intel не может позволить себе такую роскошь и отказаться от производства икс-86-совместимых процессоров, которые все поголовно из группы CISC (complex instruction setcomputer - микроархитектура с полным набором команд) А вот Эльбрусы могут, т.к. начиная с конца 80-ых годов их создатели уже тогда осознали пределы развития архитектуры CISC, потому, что делали микропроцессоры не для персональных компьютеров, как Intel , а многопроцессорные супер-ЭВМ для противоракетной обороны. Нельзя сильно ругать Intel , что сегодня она выпускает только процессоры «RISC-inside CISC-outside», ставшие тормозом развития индустрии. Она тоже пыталась в начале этого века постепенно отказаться от выпуска икс-86-совместимых процессоров, но когда пришло время вкладывать деньги в удешевление своей линейки Итаниумов и перевода её в сегмент настольных решений, фирма Intel струсила и решила дальше опираться на CISC решения. Поэтому процессоры Итаниумы начали называть Итаники, делая отсылку к истории с Титаником.
Теперь на рынке кроме Intel фактически никого нет, и все кто сделает ставку на EPIC- explicitly parallel instruction computing - «вычисление с явным параллелизмом машинных команд» смогут даже без доступа к современному техпроцессу догнать Intel. Но догнать при одном условии. Это условие связано с тем, что под процессоры VLIW / EPIC нужно будет переписывать ту часть программного обеспечения, которая является наиболее прожорливой до ресурсов процессора, а по сути реализует конечный набор известных алгоритмов обработки данных, список которых настолько не велик, что может уместиться на одной странице. Некоторые из них представлены на иллюстрации и являются тестами для сравнения архитектуры процессоров Intel Core i7 и Эльбрус-8С. Красная линяя показывает границу, когда для работы процессорному ядру Intel Core i7 нужна большая частота, чем у ядра отечественного процессора. Т.е. этот тест наглядно показывает никудышное качество микроархитектуры ядра Intel Core i7 в сравнении с микроархитектурой ядра Эльбрус-8С из-за того, что во всех случаях частота работы ядра процессора Intel должна быть больше. Данный факт наглядно демонстрирует результат искусственного сдерживания распространения современных микроэлектронных технологий, когда правительство США запрещает их продажи, а значит стимулирует застой на рынке микропроцессоров и как следствие обваливает продажи персональных компьютеров.
Каковы перспективы линейки отечественных процессоров Эльбрус в ближайшие годы?
На слайде представлена дорожная карта развития процессоров архитектуры Эльбрус. Что в ней интересного?
Первое.
Россия на Микроне уже вчера начала выпускать современные универсальные микропроцессоры для оборонной промышленности и сделала абсолютно независимой от санкций всю линейку военной техники, требующей универсальных микропроцессоров. Да, они не конкуренты на гражданском рынке, но могут быть фаворитами на рынке микропроцессоров для военного применения внутри российского ОПК, потому, что цикл разработки военной техники может занимать десятки лет и для микроэлектронных компонентов, которые в ней используется естественно отставание от текущего уровня на 20-30 лет, как это произошло с бомбардировщиками невидимками B-2 Спирит, он стоит свыше 2 миллиардов долларов за штуку и летает под управлением ОС MS-DOS, работающей на процессоре intel 286 образца 1982 года выпуска. Источник: http://www.popsci.com/node/205260. Новейший же истребитель пятого поколения Ф-22 летает под управлением Common Integrated Processors, который собран на процессорах Intel i960 , который начали выпускать в 1986 году.
Второе.
На конец две тысячи семнадцатого года запланированы восьми ядерные процессоры "Эльбрус 8СВ" производительностью до одного тера флопс.
Их производительности будет достаточно для создания национальных супер-эвм петафлопсной производительности, что например в десять раз превышает потребности физиков в Сарове, моделирующих ядерные взрывы с целью создания новых образцов ядерного оружия, и подтверждения работоспособности нынешнего. На 2016-ый год в России установлены только два суперкомпьютера взявших петафлопсный барьер производительности. Поскольку техпроцесс останется неизменным - 28 нанометров, то следует ожидать их просто копеечной себестоимости.
В заключении хочется обобщить. Даже без современного национального производства микроэлектроники, можно самостоятельно решать за минимальную цену, целый пласт стратегических оборонных и научно-технических задач, при наличие в стране компаний подобных МЦСТ.
Процессор Эльбрус-8С содержит 2,73 млрд. транзисторов, процессор Эльбрус-8СВ, выпуск которого запланирован на 2017 год, пусть будет содержать не более трех миллиардов транзисторов. Это допущение правомочно т.к. изменения в архитектуре коснется лишь увеличения в два раза разрядности исполнительных блоков, и поднятии частоты работы ядер. Стоимость схемы содержащей один миллион вентилей составляет 1 цент, следовательно чипы с тремя миллиардами транзисторов будут стоить в производстве не более трех тысяч центов или тридцати долларов. С корпусировкой и маржой производителя для заказчика чипы обойдутся не дороже 40 долларов в сегодняшних ценах. Понятно, что стоимость НИОКР в эту цену не входит, однако она сегодня исчисляется в рублях и с ростом курса доллара её доля в конечной рублевой цене упала в два с половиной раза.
Почему архитектура "Эльбрусов" лучше микроархитектуры "Интел" (х86)?
Уже прошло 25 лет, как известный и уже бывший разработчик отечественных Эльбрусов на каждой конференции не устает повторять, цитата:
«Мы в России первые сделали суперскаляр, но первые же поняли его недостатки»
Эти слова являются ключом к пониманию того, что сегодня представляет линейка российских процессоров Эльбрус(VLIW/EPIC), и почему микропроцессоры компании Intel (х86) обвалили рынок продаж персональных компьютеров.
После выхода тестовых образцов в 20015 году стало понятно, что Эльбрус-8С сопоставим по производительности не с предыдущим поколением процессоров, а с новейшими процессорами Intel с микроархитектурой Sandy Bridge, т.е. с процессорами Intel произведенными после 2011 года под брендом Intel Core i7. Сегодня фирма AMD, так и наша МЦСТ не имеет доступа к современному микроэлектронному производству (в 2015-ом году это 14 нанометров). Кроме того, все современные производители микропроцессоров, кроме фирмы Intel не могут оптимизировать свои чипы на уровне транзисторов, т.к. вынуждены пользоваться стандартной библиотекой готовых элементов, которую им предоставляет кремневая фабрика у которой они закажут производство своего кристалла. А значит и на этом этапе Эльбрусы и амдэшные микропроцессоры будут терять производительность не по своей вине, а по причине того, что они в отличие от Intel а, не имеют своего производства и не могут быть под него оптимизированы. Такое положение дел в мировой экономике, где доминирует одна фирма по производству микропроцессоров неизбежно приводит к технологическому застою, и именно поэтому, разница в производительности между двумя поколениями микроархитектур фирмы Intel на каждом шаге так мала. Например архитектура Broadwell производительнее Haswell всего на 5%, поэтому то единственное, чем чипы Broadwell-E могут превосходить Haswell-E - это количеством ядер. Но разве покупателей и рынок может вдохновить такие достижения? Естественно нет, поэтому технологический застой, созданный монополией фирмы Intel , которую целенаправленно поддерживает правительство США политикой сдерживания распространения микроэлектронных технологий, приводит к обвальному падению продаж. Как сообщают маркетологи, цитата:
«выход новых процессоров никак не повлиял на продажи персональных компьютеров - они продолжили снижаться, всего за прошедший год рынок обвалился на 10% в штучном выражении»
Во втором квартале 2010-ого года AMD получила первые образцы процессоров изготовленных по 32-нанометровому техпроцессоу с архитектурой Bulldozer. И в плоть до 2016-ого года AMD продолжает выпускать свои процессоры для настольных ПК по этому техпроцессу. Менеджеры AMD кормят пять лет рынок обещаниями перейти на современный техпроцесс, но воз и ныне там, потому, что у AMD нет своего производства и доступ даже к 28-нанометровому техпроцессу у нее ограничен. Когда AMD столкнулась с этой проблемой, она решила ее смягчить выпуском многоядерных процессоров. Ровно тоже самое сегодня делает Intel , которой трудно перешагнуть рубеж в 14 нанометров, поэтому с точки зрения рынка Broadwell производительнее Haswell всего на 5%, и то единственное, чем чипы Broadwell-E могут превосходить Haswell-E и заинтересовать конечного покупателя это именно количеством ядер.
И вот тут у нашей МЦСТ открывается окно возможностей, если не догнать топовую продукцию Intel используя грубую силу, т.е. используя техпроцесс и доступ к его оптимизации (которых у нашей МЦСТ нет), то хотя бы максимально сократить отставание. И сделать это вполне возможно за счет фундаментальных преимуществ отечественной архитектуры Эльбрус, которая относится к классу VLIW т.е. у которой very long instruction word - «очень длинная машинная команда» Особенностью VLIW является то, что в каждой команде процессора может содержаться до 23 элементарных операций, которые должны исполняться параллельно. На самом деле сегодня Эльбрусы скорее не VLIW, а EPIC, т.е. explicitly parallel instruction computing - микропроцессорная архитектура с явным параллелизмом команд. Фирма Intel не может позволить себе такую роскошь и отказаться от производства икс-86-совместимых процессоров, которые все поголовно из группы CISC (complex instruction setcomputer - микроархитектура с полным набором команд) А вот Эльбрусы могут, т.к. начиная с конца 80-ых годов их создатели уже тогда осознали пределы развития архитектуры CISC, потому, что делали микропроцессоры не для персональных компьютеров, как Intel , а многопроцессорные супер-ЭВМ для противоракетной обороны. Нельзя сильно ругать Intel , что сегодня она выпускает только процессоры «RISC-inside CISC-outside», ставшие тормозом развития индустрии. Она тоже пыталась в начале этого века постепенно отказаться от выпуска икс-86-совместимых процессоров, но когда пришло время вкладывать деньги в удешевление своей линейки Итаниумов и перевода её в сегмент настольных решений, фирма Intel струсила и решила дальше опираться на CISC решения. Поэтому процессоры Итаниумы начали называть Итаники, делая отсылку к истории с Титаником.
Теперь на рынке кроме Intel фактически никого нет, и все кто сделает ставку на EPIC- explicitly parallel instruction computing - «вычисление с явным параллелизмом машинных команд» смогут даже без доступа к современному техпроцессу догнать Intel. Но догнать при одном условии. Это условие связано с тем, что под процессоры VLIW / EPIC нужно будет переписывать ту часть программного обеспечения, которая является наиболее прожорливой до ресурсов процессора, а по сути реализует конечный набор известных алгоритмов обработки данных, список которых настолько не велик, что может уместиться на одной странице. Некоторые из них представлены на иллюстрации и являются тестами для сравнения архитектуры процессоров Intel Core i7 и Эльбрус-8С. Красная линяя показывает границу, когда для работы процессорному ядру Intel Core i7 нужна большая частота, чем у ядра отечественного процессора. Т.е. этот тест наглядно показывает никудышное качество микроархитектуры ядра Intel Core i7 в сравнении с микроархитектурой ядра Эльбрус-8С из-за того, что во всех случаях частота работы ядра процессора Intel должна быть больше. Данный факт наглядно демонстрирует результат искусственного сдерживания распространения современных микроэлектронных технологий, когда правительство США запрещает их продажи, а значит стимулирует застой на рынке микропроцессоров и как следствие обваливает продажи персональных компьютеров.
Каковы перспективы линейки отечественных процессоров Эльбрус в ближайшие годы?
На слайде представлена дорожная карта развития процессоров архитектуры Эльбрус. Что в ней интересного?
Первое.
Россия на Микроне уже вчера начала выпускать современные универсальные микропроцессоры для оборонной промышленности и сделала абсолютно независимой от санкций всю линейку военной техники, требующей универсальных микропроцессоров. Да, они не конкуренты на гражданском рынке, но могут быть фаворитами на рынке микропроцессоров для военного применения внутри российского ОПК, потому, что цикл разработки военной техники может занимать десятки лет и для микроэлектронных компонентов, которые в ней используется естественно отставание от текущего уровня на 20-30 лет, как это произошло с бомбардировщиками невидимками B-2 Спирит, он стоит свыше 2 миллиардов долларов за штуку и летает под управлением ОС MS-DOS, работающей на процессоре intel 286 образца 1982 года выпуска. Источник: http://www.popsci.com/node/205260. Новейший же истребитель пятого поколения Ф-22 летает под управлением Common Integrated Processors, который собран на процессорах Intel i960 , который начали выпускать в 1986 году.
Второе.
На конец две тысячи семнадцатого года запланированы восьми ядерные процессоры "Эльбрус 8СВ" производительностью до одного тера флопс.
Их производительности будет достаточно для создания национальных супер-эвм петафлопсной производительности, что например в десять раз превышает потребности физиков в Сарове, моделирующих ядерные взрывы с целью создания новых образцов ядерного оружия, и подтверждения работоспособности нынешнего. На 2016-ый год в России установлены только два суперкомпьютера взявших петафлопсный барьер производительности. Поскольку техпроцесс останется неизменным - 28 нанометров, то следует ожидать их просто копеечной себестоимости.
В заключении хочется обобщить. Даже без современного национального производства микроэлектроники, можно самостоятельно решать за минимальную цену, целый пласт стратегических оборонных и научно-технических задач, при наличие в стране компаний подобных МЦСТ.