Эльбрус как общеотраслевая платформа

1.

Эльбрус как общеотраслевая платформа
Трушкин Константин Александрович

2.

Отечественные Аппаратно-Программные Платформы МЦСТ
Встраиваемые микропроцессоры
Серверные микропроцессоры
МЦСТ R2000+
Эльбрус-1СК
2018
Эльбрус-1С+
2022
МЦСТ R1000
Эльбрус-64С
2025
2010
Спектр микропроцессоров Эльбрус и
МЦСТ-R
Эльбрус-16С
2022
2015
Эльбрус-4С3
Эльбрус-2С3
2022
Эльбрус-12С
2025
Эльбрус-4С
2013
Настольные микропроцессоры
Эльбрус-8СВ
МЦСТ R2000
2018
Эльбрус-8С
2022
2018
2015
Серверные микропроцессоры

3.

Принципы архитектур: RISC vs. VLIW (Эльбрус)
Линия
МЦСТ-R
Линия
Эльбрус

4.

Универсальные микропроцессоры «ЭЛЬБРУС» и МЦСТ-R
МЦСТ R2000+ МЦСТ R2000
Эльбрус-8СВ
16нм
Эльбрус-12С
16нм
28нм
SPARC V9 OoO
SPARC V9 OoO
5 поколение
6 поколение
6 поколение
6 поколение
–16 GFLOPS
–2 ядра
–2 ГГц
–2 MB L2
–DDR4
–3D GPU
–5 W
– Sample ОК
–64 GFLOPS
–8 ядер
–2 ГГц
–8 MB L2
–DDR4
– до 4 МП
–25 W
–580 GFLOPS
–8 ядер
–1.5 ГГц
–SIMD-128
–DDR4
–До 4 МП
–80 W
–1.5 TFLOPS
–16 ядер
–2.0 ГГц
–Виртуализация
–48 MB L2 + L3
–8 каналов DDR4
–До 4 МП
– Sample ОК, TO2
–0,18 TFLOPS
–2 ядра
–2.0 ГГц
–Виртуализация
–2 MB L2 на ядро
–SoC мобильный
–3D GPU+codec
– Sample ОК , TO2
–1 ,1 TFLOPS
–12 ядер
–2.0 ГГц
–Виртуализация
–36 MB L2 + L3
– 2 кан. DDR4
– до 2 МП
– TO2 1H2022
2018
2022 - серия
2022 – серия
2023 – серия
2018
Красным – качественные изменения
16нм
Эльбрус-2С3
28нм
2023 – серия
28нм
Эльбрус-16С

5.

Отечественная Аппаратно-Программная Платформа
Аппаратно программная
платформа
Если АПП отечественная, то экосистема её
приложений будет сохранена при смене
технологии, фабрики, интерфейсов процессора, ...;
и можно обеспечить её доверенность

6.

Преимущества архитектуры Эльбрус
Параллельная энергоэффективная архитектура
• 25 скалярных оп. за такт за счет явного параллелизма (микро)операций
Микрооперации планирует российский оптимизирующий компилятор
Возможности для оптимизации программистами
Высокая однопоточная производительность
Эффективная двоичная совместимость с Intel x86, x86-64
Аппаратно-программная технология динамической двоичной трансляции
ДТ любых операционных систем в кодах х86/x86-64 Windows , Linux, QNX и т.д.
ДТ приложений в кодах x86/x86-64, функционирующих в среде Linux
Производительность до 80% от нативной (изначально в кодах Эльбруса)
Информационная защищённость
Российский BIOS (сертифицирован ФСБ)
Защищённость против ряда кибератак «из коробки»
Технология безопасных вычислений
–
Аппаратная защита целостности структуры памяти программы
–
Отладка приложений на скорости ~80% от базовой (в незащищённом режиме)
–
Гарантированное обнаружение атак, нарушающих структуру памяти

7.

Технология безопасных вычислений Эльбрус
Защита от ошибок программиста:
неинициализированные данные
контроль границ объектов
обращение к освобождённой памяти
Защита от эксплуатации ошибок
злоумышленником:
Переполнение буфера (buffer overflow)
use-after-free
Изоляция недоверенного модуля / защита
от утечек информации через библиотеки
межмодульная защита
Рост производительности труда
программистов в несколько раз
В каждой тысяче строк кода содержится
минимум одна ошибка
В ядре Linux содержится 20+ млн строк кода
Ошибки с системах АСУ ТП, связанные с неправильной работой с
памятью
- Отчёт Positive Technologies, 2016
Для финансовых приложений безопасность
главная характеристика после корректности
функционирования. ТБВ повышает оба KPI

8.

Прикладное
(унаследованное) ПО в кодах
Х86
Совместимость с х86 на платформе Эльбрус
X86
–
E2K
X86
–
E2K
X86
–
E2K

9.

Спектр ВТ на базе МП Эльбрус
Настольные ПК
Кластеры и СуперЭВМ
Моноблоки,
терминалы
Серверы
общего
назначения
Бортовые и промышленные
компьютеры
Системы
хранения данных
Планшеты
Ноутбуки

10.

11.

Успешные проекты на базе СВТ Эльбрус
ФГБУ НИИ Восход
• ЦОД для ГИС «МИР» для обработки
паспортно-визовых документов нового
поколения (ПВДНП) с программной
инфраструктурой и сервисом, 24х7,
Банк России
• Прототипы Резервного решения
Платежной системы, Транспортного шлюза
• Прототип Центра обмена сообщ-ми
Системы передачи финансовых сообщ-й
МВД России
• Серверы Эльбрус для ЦАФАП и
дактилоскопического анализа
Россети
• Применение для цифровой
подстанции (РЗА) («Борская» и
«Семеновская»)
РЖД
• Использование ВК Эльбрус для
управления стрелочным хозяйством
• Подготовка к использованию ВК
Эльбрус как тонких клиентов
ПФР России
• Использование СУБД PostgreSQL в
production контуре

12.

Нейропроцессор с ядром Эльбрус
Согласование технических заданий
90LP – quick win
90GP – high-perf техпроцесс
Эскиз плана освоения производства ф-ки Микрон
2022
СнК с ядром новой арх-ры
МЦСТ-R4М v2, 4хSPARC 0.6 GHz, СнК, 4xNUMA
Эльбрус-2M-4, 2хЭльбрус 0.5 GHz, СнК, 4xNUMA
Интерфейсные микросхемы
МЦСТ-R2М, 2хSPARC 0.6 GHz, СнК
Эльбрус-2М-1, 2хЭльбрус 0.3 GHz, СнК
МЦСТ-R4М, 4хSPARC 0.6 GHz, СнК, 4xNUMA
2023
2024
2025
2026

13.

Проблемные вопросы
Освоение производства на российской фабрике Микрон:
- Дорожная карта – утверждение, согласование ТЗ
- Постановка работ с гибким планированием
- Перенос ПО на основе имеющегося задела ВК с процессорами Эльбрус
- Освоение технологии безопасных вычислений
Обеспечение доступа к производствам по современным тех.процессам:
- Зарубежные площадки
- Ускоренное развитие российских фабрик
Обеспечение спроса:
- Гражданский рынок
- Оборонная сфера
Сопровождающие мероприятия:
- Выполнение перевода отечественного прикладного ПО на российские микропроцессоры
- Ускоренное развитие инфраструктурного ПО – компиляторы, трансляторы, виртуализ-я…
провести апробацию подхода, использующего технологию двоичной трансляции

14.

15.

План перехода на ОАПП
Перечень поручений Министра обороны Российской Федерации по
итогам демонстрации однотипных АРМ … (15.12.2017г)
План перехода на использование в Минобороны России
унифицированных отечественных аппаратно-программных платформ
(ОАПП) в вооружении, военной и специальной технике»,
утвержденный Министром Обороны РФ и согласованный с
Минпромторгом России (22.06.2018г)
Доли ВВСТ, функционирующих …
До 2022 г.
> 95% на базе отечественного ПО (н/б Зар. АПП)
> 15% на базе ОАПП
До 2027 г.
> 100% на базе отечественного ПО (н/б Зар. АПП)
> 70% на базе ОАПП

16.

Программная инфраструктура в репозитории Эльбрус
• Собственные средства разработки:
• Fortran2003 , С11, С++17 -> 20
• Совместим с gcc, в разработке llvm back-end
• Java 8, 11
• Mono 5.16, (2021: 6.12), .NET Core 3.1.8
• NodeJS: 12.16.3
• Библиотека EML ~ 1500 функций
• Двоичный транслятор system / application
• Дистрибутив и PDK – для разработчиков дистрибутивов и ПАК
• Ядра: 5.4. и более ранние. Версии для Эльбрус, х86-64, SPARC
• Более 5000 программных пакетов
• Арх.-зависимые фрагменты и оптимизации