Российские процессоры

Российские процессоры Байкал-Т1 и Байкал-М

Если процессоры Эльбрус предназначены сугубо для компьютеров и готовы конкурировать с другими фирмами-изготовителями процессоров для ПК, то процессоры Байкал предназначены больше для промышленного сегмента и не столкнутся с такой жесткой конкуренцией. Однако уже разрабатываются и процессоры Байкал-М, которые можно будет использовать для настольных ПК.

Процессор Байкал-Т1

По данным Байкал Электроникс, процессоры Байкал-Т1 можно использовать для маршрутизаторов, роутеров и другого телекоммуникационного оборудования, для тонких клиентов и офисной техники, для мультимедийных центров, систем ЧПУ. А вот процессоры Байкал-М смогут стать сердцем для рабочих ПК, для промышленной автоматизации и для управления зданиями. Уже интереснее! Но подробной информации о технических характеристиках пока нет

Знаем только, что он будет работать на 8 ядрах ARMv8-A и будет иметь на борту до восьми графических ядер ARM Mali-T628 и, что тоже немаловажно, производители обещают сделать его очень энергоэкономным. Посмотрим, что из этого выйдет

Пока писал статью сделал запрос в АО «Байкал Электроникс», и ответ не заставил себя долго ждать. Уважаемый Малафеев Андрей Петрович (менеджер по связям с общественностью и корпоративным мероприятиям) любезно поделился с нами самой свежей информацией о процессоре Байкал-М.

Первые инженерные образцы процессора Байкал-М компания планирует выпустить уже осенью этого года. А дальше цитирую, дабы ни коем образом не исказить суть информации:

— Начало цитаты —

— Конец цитаты —

Что скажете, друзья? Российские процессоры вас впечатлили или оставили равнодушными? Лично я верю в великое будущее российских цифровых технологий!

Результаты

Тест	Байкал-М	Эльбрус-8СВ	Core i7-2600
Dhrystone	8438	9077	22076
Whetstone	1608	2269	5729
Whetstone MP	12097	16495	31319
Linpack 100	1012	1723	4302
Scimark 2	473	908	2427
Coremark (1T;MT)	7422; 58047	5500; 43008. 61871* (rtc x86-64)	22692; 119670
MP MFLOPS	49788	381326	81745
HPL	38	110	93.9
7zip (Comp; Decomp; Tot) (MT)	8483; 11252; 9868	8461; 13638; 11049	18024; 13363; 18664
STREAM (Copy; Scale; Add; Triad) [MB/s]	12315; 12061; 11064; 11529	23097; 23137; 25578; 25643	20860; 21838; 18512; 20452
SPEC 2006 INT	9.2	15**	44.6
SPEC 2006 FP	9	27.5**
Blender (RyzenGraphic_27)	2:47	2:32	1:18
StockFish [nodes/sec]	2750526	3123190	10860720
Octane 2	5266	2815***	24875
Sunspider 1.0.2	849.5	2394***	232.3
Kraken 1.1	4669.3	8714.2***	1287.8

* — В нативном режиме Эльбрус в тесте Coremark показывает в 1,5 раза хуже результаты чем в режиме бинарной трансляции x86-64 кода (этот бинарный транслятор называется RTC)

** — Результаты для процессора Эльбрус 8СВ уточняются у компании МЦСТ

*** — В JavaScript тестах Эльбрус достаточно отстаёт. Причина в том, что JIT-компиляция для JavaScript’а Эльбруса не достаточно глубоко реализована и есть куда улучшать. Во всех JS тестах использовался браузер Firefox. (На Эльбрусе только Firefox 52).

Результаты всех тестов здесь: https://github.com/EntityFX/anybench/tree/master/results

Снял видео с некоторыми тестами:

Характеристики

Особенности дистрибутива

Операционная система «Эльбрус Линукс» является собственной разработкой АО «МЦСТ» — не повторяет другие дистрибутивы, хотя и включает в себя технические решения Debian. Её основные составляющие — это ядро Linux, фирменные системные программы, утилиты GNU и другие прикладные программы, в том числе фирменные средства разработки.

Отличительные особенности «Эльбрус Линукс»:

• собственная пакетная база, пополняемая напрямую от разработчиков открытого программного обеспечения;
• монолитные пакеты: каждый пакет включает в себя запускаемые программы, файлы данных, средства для разработчика, — поэтому 1 пакет из состава «Эльбрус Линукс» может быть равносилен 5–20 пакетам в других дистрибутивах;
• собственная система сборки пакетов (PDK);
• формат пакетов deb и программы управления пакетами dpkg и apt.

Аппаратные требования

Операционные системы для компьютеров архитектуры Эльбрус и архитектуры SPARC совместимы с вычислительными модулями, машинами и комплексами семейства «Эльбрус» на базе процессоров соответствующей архитектуры; диапазон поддерживаемых поколений каждой архитектуры зависит от версии дистрибутива и приведён на вкладке «Состав». Требования к объёму оперативной памяти и свободному пространству на диске зависят от набора устанавливаемых пакетов и запускаемых программ — особенности, которые необходимо учитывать при установке, изложены в Руководстве по установке.

Требования к компьютерам архитектуры x86 изложены на странице описания «Эльбрус Линукс x86».

Поддерживаемые архитектуры процессоров

Архитектура	Версия	Модели процессоров	Статус
Эльбрус	e2k-v6	Эльбрус-16С, Эльбрус-12С, Эльбрус-2С3	поддерживается
e2k-v5	Эльбрус-8СВ	поддерживается
e2k-v4	Эльбрус-8С, Эльбрус-1С+, Эльбрус-1СК	поддерживается
e2k-v3	Эльбрус-4С	поддерживается
e2k-v2	Эльбрус-2С+, Эльбрус-S	до версии 3.0.36
e2k-v1	Эльбрус	до версии 3.0.22
SPARC	V9 (64)	R2000, R2000+, R1000	поддерживается
V8 (32)	R500S, R500, R150	до версии 2.3.4
x86	x86-64	ЦП сторонних производителей	поддерживается
x86 (32)	ЦП сторонних производителей	до версии 3.0.36

Поставляемые варианты ядра Linux

Имя	Название	Назначение
(nort)	универсальное	вариант общего назначения
nn	No NUMA	для однопроцессорных компьютеров
rt	Real Time	с поддержкой реального времени
nnrt	NN + RT	для промышленных контроллеров

Возможности платы Е8С-mITX

В сравнении с младшей моделью плата Е8С-mITX предоставляет пользователю больше возможностей. В паре с процессором «Эльбрус-8С1» здесь работает южный мост КПИ-2. При одинаковых с E1С-mITX габаритах плата Е8С-mITX вмещает два слота под ОЗУ DDR3-1600 (в сумме до 32 ГБ) и два слота расширения: M.2 для модуля доверенной загрузки (МДЗ) и PCI Express 2.0 x16 для внешней видеокарты. Он здесь необходим, поскольку в составе «Эльбрус-8С1» нет интегрированной графики.

Е8С-mITX

Список интерфейсов платы включает два порта SATA 3.0 для HDD- и SSD-накопителей, гигабитную сетевую карту и квартет полноразмерных портов USB 2.0. Плата поставляется в трех комплектациях, различающихся объемом оперативной памяти: 4 ГБ (две планки по 2 ГБ, комплект Transcend TSMTD3LR08-4G), 8 ГБ (две планки по 4 ГБ, комплект Transcend TSMTD3LR03-8GL) или 16 ГБ (две планки по 8 ГБ, комплект Transcend TSMTD3LR05-16G). Дополнительно к системной плате можно приобрести модуль доверенной загрузки «Анкад АПМДЗ-И/Э».

Что под капотом у самой защищенной ОС?

Ничего особенного система не содержит. Поддержки дактилоскопов, инфракрасных камер нет, криптоконтейнеры отсутствуют

Подобные задержки коснулись и самого ядра ОС «Эльбрус»: для доступной версии 3.0 используется ядро Linux 3.14 (релиз 05.2014); для старшей открытой версии 4.0 — ядро Linux 4.9 (релиз 12.2016).

Подобная ситуация сложилась ввиду дополнительных требований к защите:

• баги известны и локализованы,
• уязвимости ядра закрыты патчами,
• особенности известны системным администраторам,
• код проверен и закладки отсутствуют.

Кроме того, ядро, как ПО и пакеты из состава ОС, получило разрешение на применение в самых ответственных системах.

Менять его на что-то более современное не имеет смысла: лицензирование займет слишком много времени, но не принесет каких-либо критических изменений. В том числе и в плане безопасности.

Первое внедрение

Первое применение «Эльбрус 801К» нашли в учреждении дополнительного образования «Кванториум», которое было открыто в Вологде 26 августа 2019 г. «Кванториум» — это сеть детских технопарков с высокотехнологичным оборудованием по всей России, где детям прививают знания в сфере ИТ.

Новыми ПК оборудовали учебный класс на 30 рабочих мест. При этом фактически в классе будут работать 13 компьютеров — 12 на два рабочих места и один на шесть. Внедрение провели концерн «Автоматика» совместно с ИНЭУМ и НЦИ.

Новый «Кванториум» оборудовали ПК на «Эльбрусах»

По словам гендиректора «Автоматики» Владимира Кабанова, «Эльбрусы» способны обеспечить работу несколько пользовательских мест одновременно, поэтому подходят для оснащения образовательных учреждений. В данный момент оборудование проходит тестирование, а разработчики договариваются с Министерством просвещения о дальнейшем масштабировании проекта.

10 простых шагов: Как создать корпоративную 4G/5G-сеть
Интеграция

По словам Кабанова, у «Эльбрусов» есть перспективы в сфере обучения разработчиков ПО, например, программистов и системных администраторов. Демонстрационную версию нового ПК планируется установить на площадке для обучения детей в сфере ИТ IT-cube в Вологде.

Российские процессоры Эльбрус в сравнении с Intel

Знаю, что очень многих интересует сравнение российских процессоров с процессорами Intel. В этом нет ничего удивительного, русские – гордый народ, и поэтому мы хотим сравнивать свои достижения с самыми лучшими. А компания Intel такими как раз и являются в мире компьютерных процессоров.

В общем, блуждает в сети некая табличка со сравнением процессоров Эльбрус с Intel, а вот насколько она достоверная решайте сами. Как я понимаю, таблица эта не новая, потому что сравнение происходит не с самыми новыми процессорами Intel, но некоторые из них все же язык не поворачивается назвать старыми. Тем более часть из них это мощные серверные процессоры Intel Xeon. В таблице вы сможете сравнить основные технические характеристики, а также производительность процессоров в Гигафлопсах.

В общем вот и сама таблица сравнения процессоров. Вставляю ее в таком виде, в котором нашел, не судите строго. Жаль, что там только сравнение Эльбрус и Интел, а процессоров Байкал там нет, но думаю, найдутся еще энтузиасты, которые поправят этот недочет.

Российские процессоры Эльбрус: сравнение с Intel

Вычислительные комплексы

Этим научным термином в компании «МЦСТ» называют любые законченные компьютеры на основе процессора «Эльбрус», от ноутбука и до мощного сервера. Да, вы не ослышались: ноутбук на этом кристалле уже выпускается и носит гордое название «Носимый терминал НТ-ЭльбрусS». Конечно, ему пока ещё далеко по изяществу до Macbook Air, своим брутальным видом он напоминает, скорее, защищённые ноутбуки фирмы Panasonic или аналогичные.

НТ-ЭльбрусS

Характеристики «НТ-ЭльбрусS» достаточно скромные, но вполне достаточные для запуска «офиса» и подобных программ. А вот прочность конструкции находится на высоком уровне: аппарат не только способен нормально работать в широком диапазоне температуры (от -10 до +55°С) и влажности (вплоть до полного погружения под воду до глубины 1 м), но и вибрации, ударных нагрузках (вплоть до падения на бетон с высоты 0,75 м).

Полезным может оказаться и наличие универсального приёмника сигналов спутниковой навигации (ГЛОНАСС/GPS), а при необходимости может быть установлен адаптер Wi-Fi. Вот разве что разрешения экрана — 1024 на 768 точек — маловато для комфортной работы, да и батарею можно было бы поставить помощнее, так как заряда штатной хватает всего на 1 час. 

Монокуб-РС

КМ4-Эльбрус

Ещё одна традиционная компоновка — моноблок КМ4-Эльбрус, или конструкция «всё-в-одном». Это ПК, собранный в общем корпусе с монитором. Его экран обладает уже вполне достойным разрешением 1600 на 900 точек, более того, он сенсорный! Корпус, правда, несколько толстоват, но по большому счёту, малая толщина его — лишь дань моде. На рабочий стол он впишется вполне нормально, а при желании к нему можно без дополнительных средств подключить второй монитор, с разрешением вплоть до 1920 на 1440.

Экспериментальный 4-процессорный сервер на базе процессора
Эльбрус-4С

И ещё один ВК, «Эльбрус-3С», является мощным модульным сервером с 16-ю процессорами (4 процессорных модуля по 4 процессора), 128 ГБ ОЗУ, встроенным коммутатором Gigabit Ethernet и оптическим контроллером сети. Он рассчитан на высокопроизводительные вычисления, а благодаря модульной конструкции, его конфигурация может сильно различаться, в зависимости от требований заказчика.

Вычислительные комплексы на основе микропроцессоров «Эльбрус» 

	Носимый терминал НТ-ЭльбрусS	ВК Монокуб-PC	Моноблок КМ4-Эльбрус	ВК Эльбрус-3С
Микропроцессор	Эльбрус-2С+	Эльбрус-2С+	Эльбрус-2С+	Эльбрус-2С+
Количество процессоров	1	1	1	4 модуля × 4
Видеопамять, МБ	16	16	16	64
Видеоконтроллер	*	Silicon Motion SM718	Silicon Motion SM718	МГА3D/М
Оперативная память, ГБ	4	4	4	128
Дисковая память, ГБ	16	500	500	320
Тип накопителя	SSD	HDD	HDD	SSD
Оптический привод	нет	DVD-RW	DVD-RW DL	нет
Карта памяти CompactFlash, ГБ	нет	16	16	нет
Диагональ экрана, дюймов	15	нет	20	нет
Разрешение экрана, точек	1024 × 768	нет	1600 × 900	нет
Разрешение видеовыхода, точек	*	*	1920 × 1080	*
Разрешение сенсорной панели, точек	нет	нет	2048 × 2048	нет
Приёмник спутниковой навигации	ГЛОНАСС / GPS	нет	нет	нет
Клавиатура	водозащищённая SB-87-TP, 87 клавиш со встроенным манипулятором	внешняя	внешняя	внешняя
Устройство чтения/записи карт	нет	нет	xD, SD (SDHC), MMC, MS, MS-Pro, CF	нет
Каналы ввода/вывода	1 × VGA; 1 × Gigabit Ethernet; 1 × Wi-Fi (наличие и тип по договору); 2 × USB 2.0; 2 × RS-232; 2 × PS/2; 1 × IEEE 1284 (опция)	1 × PCI-Express х16; 1 × VGA; 1 × DVI; 1 × Gigabit Ethernet; 4 × USB 2.0; 1 × RS-232; 6 × GPIO; 2 ×Audio	1 × VGA; 1 × Gigabit Ethernet; 1 × Wi-Fi 802.11 b/g (антенна на задней панели); 7 × USB 2.0; 1 × RS232; 1 × Аудио (вход/выход/микр.)	1 × VGA; 2 × HDMI; 12 × Gigabit Ethernet; 4 × Fast Ethernet; 7 × RS-232; 8 × RS-422/485; 7 × USB 2.0; 1 × IEEE 1284; 1 × «Манчестер»; 2 × SATA 2.0; 1 × Audio (вход/выход/микр.); 7 × IOLink; 1 × ВОЛС; 1 × RDMA
Габаритные размеры, мм	372 × 338 × 82	267 × 341 × 98	510 × 420 × 190 (с подставкой), 510 × 355 × 100 (без подставки)	724 × 600 × 1152
Масса, кг	10	*	11 (с подставкой), 9 (без подставки)	102
Угол наклона подставки, °	нет	нет	0…12	нет
Ёмкость аккумуляторной батареи, А•ч	8,8	нет	нет	нет
Время непрерывной работы от батареи, ч	1	нет	нет	нет
Напряжение питающей сети, В	220 ± 10% (от адаптера) / 8…36	220 ± 10%	100…240	220 ± 10%
Частота питающей сети, Гц	50 ± 5 (от адаптера)	50 ± 1	50…60	*
Потребляемая мощность, Вт	50	250	150	1610 (зависит от группы исполнения)
Диапазон рабочих температур, °С	–10…+55	0…+35	*	*
Высота падения на бетонную поверхность, м	0,75	нет	нет	нет
Глубина погружения в воду, м	1	нет	нет	нет
Время погружения в воду, ч	2	нет	нет	нет
Средняя наработка на отказ, ч	10000	9000	*	10000
Гарантийный срок службы, лет	1	*	*	5
Срок службы, лет	12	12	*	12
Группа исполнения	О гр.1.10	1.1	*	1.2, 1.3, 2.1.1, 2.2.1 и 2.3.1

Насколько они российские?

Истории о российских производителях электроники часто разбиваются о критику касательно страны производства процессоров. Так, в России производство кристаллов на данный момент развито не очень – даже «Эльбрус» и «Байкал» производятся на мощностях компании TSMC на Тайване. Исключительно российское производство пока ограничено техпроцессом в 65 нм – более точного производства в России еще нет.

Здание фабрики FAB 15 компании TSMC, Тайвань

Но, как было сказано выше, изготовление физического ядра процессора – лишь меньшая из задач. Более того, TSMC занимается производством пластин процессоров едва ли не для всех крупных производителей электроники, включая Intel (не все, но, например, модели Atom), Qualcomm, AMD, NVIDIA, ARM, Apple и многих других, и занимает более 55% рынка контрактного производства микросхем в мире.

Остальная же часть процессоров – исключительно российского происхождения. Самое главное – права на топологию микросхем (то есть, сама конструкция процессора) остаются в России, поэтому их называют российскими производителями. Например, архитектуру, схемотехнику и топологию процессора «Эльбрус-8С» разрабатывают специалисты российского Института электронных управляющих машин, поэтому этот процессор проходит по требованиям государственных контрактов.

Изначально сама идея производить в России процессоры была связана с вопросами безопасности – некоторые данные просто нельзя обрабатывать на компьютерах с процессорами Intel или AMD, которые сохраняют риски утечки данных.

Так что даже процессоры с ядрами тайваньского производства – уже большой шаг к импортозамещению. Но, увы, пока российские достижения не дошли до бытового использования и вряд ли дойдут в обозримом будущем.

Вперёд, к светлому будущему?

Итак, всё выглядит не так уж и плохо? И да, и нет. Несмотря на успешный старт, у МЦСТ осталась ещё масса нерешённых проблем. Главная из них — поиск производственных мощностей для выпуска чипов. Пока «Эльбрус-2С+» производится на фабриках партнёров из Юго-Восточной Азии, что не очень-то вписывается в картину России, как независимой интеллектуальной державы. К тому же для изготовления нового чипа, «Эльбрус-4С», требуется более «тонкий» процесс с нормами литографии 65 нм. Однако, перечитывая новости прессы, можно заметить, что зеленоградский
завод полупроводниковых компонентов «Микрон» не так давно разработал
новую для России технологию – как раз 65 нм – и закупает под нее
дополнительное оборудование в свою производственную линию. Очевидно, что
именно туда планируется перенести производство «Эльбрус», но «гладко
бывает только на бумаге»: чтобы запустить линию и наладить серийное
производство, как правило, требуется не меньше двух лет, а то и заметно
больше. К чести предприятия «Микрон» стоит отметить, что задача освоения
нового технологического процесса — дело далеко не тривиальное (о том,
как организовано производство процессоров мы расскажем в рамках
отдельного репортажа).

Вторая актуальная проблема — рост тактовой частоты. Чтобы на равных конкурировать с мировыми производителями, неплохо бы поднять её хотя бы вдвое, а лучше впятеро. Казалось бы, этого можно достичь дальнейшим уменьшением норм техпроцесса, но не всё так просто. Сменив легковушке 100-сильный двигатель на 1000 л.с., не увеличить скорость со 150 до 1500 км/ч. Необходима существенная переработка топологии под новую частоту, отладка, тесты… Да и возможности производства в нашей стране на таких линиях пока призрачны. Проще линейно наращивать количество ядер, добавив кеш-памяти и слегка повышая частоту (по мере оптимизации внутренних узлов). Примерно так и сконструирован «Эльбрус-8С», разработка которого уже идёт полным ходом и должна завершиться в будущем году. Помимо повышения частоты до 1,3 ГГц, в нём вдвое (по сравнению с «Эльбрусом-4С») увеличено количество ядер, и во столько же раз — кеш-памяти, но не только: количество вычислительных устройств с плавающей запятой также возросло с 4-х до 6-ти, что дополнительно позволит выжать из него чуточку мощности, доведя итоговую производительность до впечатляющей цифры в 250 Гфлопс. Правда, уменьшение норм техпроцесса всё же планируется, что позволит сохранить или даже уменьшить при этом суммарное тепловыделение кристалла.

А что же дальше? Увидим ли мы когда-нибудь на прилавках обилие полностью, на 100%, отечественных ПК? Если и увидим, то очень не скоро. Несмотря на некоторые явные преимущества, по соотношению главных потребительских качеств «производительность/цена» наш «Эльбрус» всё ещё проигрывает конкурентам, а доплачивать за сомнительные преимущества в виде защищённого режима или эффективного шифрования массовый потребитель вряд ли захочет. Другое дело — корпоративный клиент, для которого надёжность работы и наличие полной документации является определяющим критерием. А так как всё равно в большинстве случаев систему для него придётся разрабатывать «под заказ», то здесь отечественный производитель может даже предложить более выгодную цену, чем зарубежный партнёр. Поэтому клиентов у МЦСТ пока хватает.

Что ж, пожелаем им удачи! И будем надеяться на то, что наша страна снова станет «супердержавой», как это уже было не раз.

Методика тестирования

Для генерации нагрузки мы использовали популярную и проверенную временем программу Flexible IO (FIO).

Обе СХД сконфигурированы согласно нашим же рекомендациям по настройке, исходя из требований к высокой производительности на блочном доступе, поэтому используем дисковые пулы DDP (Dynamic Disk Pool). Чтобы не искажать результаты тестирования, на обеих СХД отключаем компрессию, дедупликацию и RAM-кэш.

Созданы 8 D-LUN-ов в RAID-10 по 500 ГБ, каждый, суммарный полезный объём составляет 4 ТБ (т.е. примерно 70% от возможной полезной емкости данной конфигурации).

Выполняться будут основные и популярные сценарии использования СХД, в частности:

первые два теста эмулируют работу транзакционной СУБД. В этой группе тестов нам интересны IOPS-ы и задержка.

1) Случайное чтение маленькими блоками 4k
a. Размер блока = 4k
b. Чтение/запись = 100%/0%
c. Количество работ = 8
d. Глубина очереди = 32
e. Характер нагрузки = Full Random

2) Случайная запись маленькими блоками 4k
a. Размер блока = 4k
b. Чтение/запись = 0%/100%
c. Количество работ = 8
d. Глубина очереди = 32
e. Характер нагрузки = Full Random

вторые два теста эмулируют работу аналитической части СУБД. В этой группе тестов нам также интересны IOPS-ы и задержка.

3) Последовательное чтение маленькими блоками 4k
a. Размер блока = 4k
b. Чтение/запись = 100%/0%
c. Количество работ = 8
d. Глубина очереди = 32
e. Характер нагрузки = Sequential

4) Последовательная запись маленькими блоками 4k
a. Размер блока = 4k
b. Чтение/запись = 0%/100%
c. Количество работ = 8
d. Глубина очереди = 32
e. Характер нагрузки = Sequential

третья группа тестов эмулирует работу потокового чтения (пример – онлайн трансляции, восстановление резервных копий) и потоковой записи (пример – видеонаблюдение, запись резервных копий). В этой группе тестов нам уже интересны не IOPS-ы, а MB/s и также задержка.

5) Последовательное чтение большими блоками 128k
a. Размер блока = 128k
b. Чтение/запись = 0%/100%
c. Количество работ = 8
d. Глубина очереди = 32
e. Характер нагрузки = Sequential

6) Последовательная запись большими блоками 128k
a. Размер блока = 128k
b. Чтение/запись = 0%/100%
c. Количество работ = 8
d. Глубина очереди = 32
e. Характер нагрузки = Sequential

Каждый тест будет длиться один час без учета времени прогрева массива в 7 минут.

Разбираем результаты

Dhrystone

Dhrystone достаточно древний тест 80х годов, написан на C. Тестирует целочисленную арифметику и работу со строками. Результаты измеряются в Dhrystone/s и DMIPS. (DMIPS = Dhrystone/s делить на 1757).

Байкал-М и Эльбрус показывают примерно одинаковые результаты. Тест особо не параллелится, поэтому на Эльбрусах все 6 АЛУ не загружаются. Это означает что в большинстве программ (а они не особо параллелятся на АЛУ), которые написаны на языках C, C++ и других компилируемых языках оба процессора будут показывать примерно равную производительность (оба имеют частоту в 1500 МГц).

Whetstone

Тестирует арифметику с плавающей/фиксированной запятой, математические функции, ветвления, вызовов функций, присваиваний, работы с числами с фиксированной запятой, ветвлений. Результаты измеряются в MMIPS.

Эльбрус оказывается чуть быстрее в этом тесте чем Байкал-М. Ядра Эльбруса больше приспособлены для выполнения вещественной арифметики, но так как в наборе тестов есть и другие тесты, которые не поддаются распараллеливанию, то результаты выравниваются. Следовательно, в простых непараллельных математических и других программах эти процессоры будут показывать одинаковые результаты.

Coremark

Современный тест, который должен заменить Dhrystone и Whetstone. Написан на C. Считает различные массивы, матрицы, сортировка и т. д. Предназначался для запуска на всём: от микроконтроллеров до мощных процессоров.

В данном тесте Байкал-М оказывается в 1,5 раза быстрее Эльбруса. Но очень удивило то, что Эльбрус в режиме x86-64 трансляции показывает в 1,5 раза лучше результаты своего нативного варианта. (Следовательно, есть какие-то недоработки в компиляторе LCC).

MP MFLOPS и HPL

В данных тестах Эльбрус значительно вырывается вперёд, так как данные тесты максимально параллелятся на Эльбрусах. Это и понятно: Эльбрус заточен под числодробильные задачи, поэтому научные расчёты будут максимально быстрыми на Эльбрусах. Он в этом тесте даже обогнал Core i7-2600 в 4 раза.

7zip

Встроенный тест архиватора. Тест особо не параллелится, результаты примерно равные на этих процессорах (частота одинаковая).

Blender

Эльбрус рендерит немного быстрее Байкала-М. Кстати, результат Эльбрус-8СВ не сильно отличается от Эльбрус-8С (разница с ростом частоты с 1300 до 1500 МГц), следовательно, требуются кое-какие оптимизации и использование SIMD, чтобы повысить результаты на Эльбрус-8СВ.

SPEC 2006 INT/FP

SPEC CPU2006 инструмент исследования производительности систем, который основан на коде реальных приложений, поставляются в виде исходного кода. Тест оценивает не только производительность процессора и памяти, но и показывает то, насколько компиляторы могут оптимизировать код.

Имеется 2 группы тестов:

• SPEC INT 2006, измеряющий производительность целочисленных вычислительных задач (integer);
• SPEC FP 2006, измеряющий производительность вычислительных задач с вещественными числами (числами с плавающей точкой, floating point).

Браузерный JavaScript

Во всех JavaScript тестах использовался браузер Firefox, для Эльбрус 8СВ используется версия 52 (единственная доступная на данный момент версия браузера), на остальных — последняя. JavaScript на процессорах Эльбрус имеет достаточно низкую производительность (отставание в 2 раза относительно Байкал-М), детали о том как выполняли портирование можете посмотреть в статье Портирование JS на Эльбрус.

Зачем России своя ОС и свои процессоры

При конкурентной цене эта плата могла бы стать лучшим NAS на рынке

Предполагая жуткий хайп вокруг темы, поспешу предупредить горячих читателей, не связанных с оборонной промышленностью и военной службой: «Эльбрус» нужен, но не для пользовательских задач.

Практические примеры применения этих систем упоминаются вскользь: в СМИ были упоминания о внедрении портативных «Эльбрусов» в ракетных войсках (диагностика? управление? координация?), атомной промышленности и радиолокационных станциях.

Так ли это на самом деле, неизвестно. Однако точно можно сказать, что выпущенный на Тайване «Эльбрус» в случае санкций можно будет выпускать в России, разве что цена вырастет.

Один из военных вариантов «Эльбруса»

Производительности хватит для любых базовых задач. Кроме того, «Эльбрусы» должны легко собираться в многопроцессорные системы вплоть до суперкомпьютеров.

Там, где важна надежность, даже на Западе используют Fortran, ADA и ламповую технику. Куда страшнее, если атомной электростанцией будут управлять компьютеры с закладками неизвестных индийских разработчиков.

iPhones.ru

Впечатления от российской военной операционной системы.

Николай Маслов

Авиаинженер, спец по Kanban, радиофизик и музыкант. Рассказываю об технике простым языком, ищу лайфхаки и новые тренды.

О защите. Пару слов

Собственно защита системы основана на 3 принципах:

• открытый код обеспечивает своевременную локализацию багов и уязвимостей (для использованных ядер они уже локализованы, будущие будут найдены свободными разработчиками схожих систем),
• права на доступ к памяти и оборудованию проверяются до попадания в кэш (то есть до исполнения),
• полная проверка составляющих системы специалистами по безопасности.

Для поддержки программ, работающих в защищённом режиме, поставляется компактная библиотека libmcst, обеспечивающая функции работы с памятью и поддержку ввода-вывода на уровне базовой библиотеки libc.

Из коробки стандартная версия «Эльбруса» все же не блещет чем-то уникальным в плане защиты, что мог бы использовать обычный юзер.

Номенклатура

В зависимости от целевой платформы (архитектуры процессора, семейства и номера версии операционной системы), поставляются следующие программные продукты:

Артикул	Наименование
ТВГИ.00330-01	ВК «Эльбрус-90 микро». ОПО. Система программирования Си
ТВГИ.00332-01	ВК «Эльбрус-90 микро». ОПО. Система программирования Фортран
ТВГИ.00333-01	Эльбрус Линукс. Система программирования (Руководство пользователя)
ТВГИ.00333-02	Эльбрус Линукс. Система программирования (Код программы)
ТВГИ.00334-01	Система программирования C++
ТВГИ.00335-01	Система программирования Ассемблер
ТВГИ.00336-01	Система программирования Ада
ТВГИ.00337-01	Система программирования Модула
ТВГИ.00353-01	ВК «Эльбрус-3М1». ОПО. Система программирования «Эль-96»
ТВГИ.00353-02	ВК «Эльбрус-3М2». ОПО. Система программирования «Эль-96»
ТВГИ.00353-03	ВК «Эльбрус-3М3». ОПО. Система программирования «Эль-96»
ТВГИ.00353-04	ВК «Эльбрус-3М1». ОПО. Оптимизирующий компилятор C/C++
ТВГИ.00353-05	ВК «Эльбрус-3М1». ОПО. Система программирования
ТВГИ.00353-07	Система программирования
ТВГИ.00353-09	Система программирования
ТВГИ.00353-10	Система программирования
ТВГИ.00353-12	Система программирования
ТВГИ.00353-18	Система программирования
ТВГИ.00353-19	Система программирования
ТВГИ.00353-20	Система программирования
ТВГИ.00353-21	Система программирования
ТВГИ.00353-22	Система программирования
ТВГИ.00353-27	Система программирования
ТВГИ.00353-28	Система программирования «Эльбрус»
ТВГИ.00365-02	ВК «Эльбрус-3М1». ОПО. Система программирования
ТВГИ.00365-05	Микросхема СБИС МП. Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-07	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-09	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-10	Система программирования. Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-12	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-13	Система программирования. Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-15	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-18	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-19	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-20	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-21	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-22	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00365-28	Оптимизирующий компилятор языков C/C++
ТВГИ.00366-19	Система программирования Фортран
ТВГИ.00500-01	Оптимизирующий компилятор
ТВГИ.00500-02	ВК «Эльбрус-90 микро». ОПО. Система программирования
ТВГИ.00500-03	ВК «Эльбрус-90 микро». Оптимизирующий компилятор C/C++
ТВГИ.00500-04	ВК «Эльбрус-90 микро». ОПО. Система программирования
ТВГИ.00502-01	Компилятор языка C
ТВГИ.00525-01	ВК «Эльбрус-90 микро». ОПО. Система программирования
ТВГИ.00690-01	Кросс-система программирования
ТВГИ.00690-02	Кросс-система программирования
ТВГИ.00690-12	Кросс-система программирования
ТВГИ.00691-01	Кросс-система программирования
ТВГИ.00700-01	Система на кристалле «Эльбрус-S». ОПО. Система программирования
ТВГИ.00716-01	ВК «Эльбрус-90 микро». ОПО. Система программирования
ТВГИ.00717-01	ВК «Эльбрус-90 микро». ОПО. Система программирования
ТВГИ.00804-01	Система программирования Фортран
ТВГИ.00806-01	Кросс-компилятор
ТВГИ.00806-09	Кросс-компилятор
ТВГИ.00806-28	Кросс-компилятор
ТВГИ.00925-01	Система программирования x86
ТВГИ.00935-01	Кросс-компилятор с поддержкой быстрых исключений
ТВГИ.00950-12	Система программирования «Эльбрус-Д»

Данный перечень публикуется для формального подтверждения, что все перечисленные программные продукты действительно представляют собой тот или иной вариант СП или её компонентов. Для приобретения СП не требуется знать, какой именно продукт необходим, — в запросе следует указывать целевую платформу, включая номер версии операционной системы.

Результаты тестов

Последовательная нагрузка маленькими блоками 4k

100%_read_4k_sequential

График загрузки CPU СХД и RAM СХД

Ввод-вывод СХД, IOPS и latency

100%_write_4k_sequential

График загрузки CPU СХД и RAM СХД

Ввод-вывод СХД, IOPS и latency

Результат:

Результаты теста с использованием последовательного характера нагрузки небольшими блоками 4k нас впечатлили, получилось !1,4 миллиона! IOPS на чтение и 700k на запись. Если сравнивать это с предыдущим нашим тестом на ядре 4,19 (371k и 233k IOPS), то это скачек в четыре раза при том, что железо мы не меняли.

Также отмечаем довольно небольшую утилизацию CPU, она примерно на 20% ниже предыдущего теста (69/71% против 76/92%).

Задержки при этом остались на том же уровне, что и полгода назад, это не значит, что с этим мы думаем мириться, это значит, что над этим мы ещё будем работать. В конце статьи, будет итоговая таблица сравнения с тестом полугодовой давности на ядре 4,19.

Случайная нагрузка маленькими блоками 4k

100%_read_4k_random

График загрузки CPU СХД и RAM СХД

Ввод-вывод СХД, IOPS и latency

100%_write_4k_random

График загрузки CPU СХД и RAM СХД

Ввод-вывод СХД, IOPS и latency

Результат:

Показатели случайной нагрузки маленькими блоками, характерной для транзакционных СУБД остались практически без изменений по сравнению с прошлым тестом. СХД Восток на Эльбрусе вполне нормально справляется с подобными задачами, выдавая 118k IOPS на чтение и 84k IOPS на запись при довольно высокой утилизации CPU.

Отмечаем, что для Эльбруса в отличии от других процессоров работа в режиме постоянной загрузки близкой к 100% является штатной ситуацией (он для этого создавался). Мы это проверяли, оставляя СХД Восток с нагруженным процессором под 95% на несколько дней и результат был следующий: 1) процессор был холодный; 2)процессор и система в целом работали в нормальном режиме. Поэтому к высокому уровню утилизации процессоров Эльбрус следует относиться спокойно.

Также с прошлого ядра сохранилась приятная особенность

Если посмотреть на задержки при случайной нагрузке маленькими блоками, то внимание привлекает то, что задержки на запись ниже, чем на чтение (3 мс против 8 мс), когда мы все привыкли, что должно быть наоборот. Эльбрус с точки зрения случайного характера нагрузки по-прежнему любит запись больше чем чтение, что несомненно является отличным преимуществом, которое грех не использовать

Последовательная нагрузка большими блоками 128k

100%_read_128k_sequential

График загрузки CPU СХД и RAM СХД

Ввод-вывод СХД, IOPS и latency

100%_write_128k_sequential

График загрузки CPU СХД и RAM СХД

Ввод-вывод СХД, IOPS и latency

Результат:

Ещё полгода назад СХД Восток на базе процессоров Эльбрус показала отличный результат в тесте последовательной нагрузки большими блоками, что актуально для видеонаблюдения или трансляций. Особой фишкой Эльбруса были ультранизкие задержки при работе с большими блоками (0,4-0,5 мс против 5 – 6 мс у аналогичного процессора архитектуры x-86).

При чтении данных большими блоками данное преимущество удалось не только закрепить, но и развить. Максимальную скорость на новом ядре удалось поднять в два раза (5,7 ГБ/с на ядре 5.4 против 2,6 ГБ/с на ядре 4.19) при задержках 0,3 мс! Также нагрузка на процессор при данном тесте тоже выглядит лучше (52% на 5,4 против 75% на 4,19).

А вот с записью не так все радужно. К сожалению, в новой версии ядра получить ультранизкие задержки на запись уже не удается, во всяком случае пока. Они находятся на уровне 11 мс (а было 0,5 мс), что в целом не плохо, т.к. примерно такой же уровень задержек при таком тесте мы видим на процессорах других архитектур. Так или иначе – это наше домашнее задание, над которым мы будем работать. При этом позитивный момент все-таки есть. Как и в других тестах утилизация процессора значительны снижена (74% против 95%).