{"id":54651,"date":"2019-12-31T00:00:00","date_gmt":"2019-12-30T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/shd-aerodisk-na-otechestvennyh-protsessorah-elbrus-8s"},"modified":"2020-02-18T14:02:41","modified_gmt":"2020-02-18T11:02:41","slug":"shd-aerodisk-na-otechestvennyh-protsessorah-elbrus-8s","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/shd-aerodisk-na-otechestvennyh-protsessorah-elbrus-8s","title":{"rendered":"Sistemi di archiviazione AERODISK su processori domestici Elbrus 8C","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Sistemi<\/p>\n

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Ciao, lettori di Habr. Vogliamo condividere una notizia molto piacevole. Finalmente, abbiamo atteso il vero avvio della produzione in serie della nuova generazione di processori russi Elbrus 8C. Ufficialmente, la produzione in serie avrebbe dovuto iniziare nel 2016, ma, in realt\u00e0, la produzione di massa \u00e8 iniziata solo nel 2019 e attualmente sono stati prodotti gi\u00e0 circa 4000 processori.<\/p>\n

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Praticamente subito dopo l'avvio della produzione in serie, questi processori sono apparsi anche da noi in Aerodisk, per cui vogliamo ringraziare separatamente l'azienda NORSI-TRANS, che ci ha gentilmente fornito la propria piattaforma hardware Yakhont UVM, compatibile con i processori Elbrus 8C, per effettuare il porting della parte software del sistema di archiviazione dati. Questa \u00e8 una piattaforma moderna, che soddisfa tutti i requisiti di MCST. Attualmente, la piattaforma \u00e8 utilizzata da utenti speciali e operatori di rete per garantire l'attuazione delle azioni stabilite durante le operazioni di ricerca e investigazione. <\/p>\n

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Al momento, il porting \u00e8 stato completato con successo e gi\u00e0 adesso il sistema di archiviazione dati AERODISK \u00e8 disponibile nella variante con i processori russi Elbrus. <\/p>\n

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In questo articolo parleremo dei processori stessi, della loro storia, architettura e, naturalmente, della nostra implementazione del sistema di archiviazione dati su Elbrus.<\/p>\n

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Storia<\/h2>\n

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La storia dei processori Elbrus ha inizio ai tempi dell'Unione Sovietica. Nel 1973, presso l'Istituto di meccanica di precisione e tecnica computazionale intitolato a S.A. Lebedev (lo stesso Sergey Lebedev che precedentemente guid\u00f2 lo sviluppo del primo computer sovietico MESM e successivamente del BESM) inizi\u00f2 lo sviluppo di complessi di calcolo multiprocesso denominati \"Elbrus\". Il progetto fu guidato da Vsevolod Sergeyevich Burchev, mentre Boris Artashesovich Babayan, uno degli assistenti del progettista capo, partecip\u00f2 attivamente allo sviluppo. <\/p>\n

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\"Sistemi
\nVsevolod Sergeyevich Burchev<\/em><\/p>\n

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\"Sistemi
\nBoris Artashesovich Babayan<\/em><\/p>\n

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Il principale committente del progetto era, ovviamente, le forze armate dell'URSS, e questa serie di computer \u00e8 stata utilizzata con successo nella creazione di centri di calcolo di comando e complessi di tiro dei sistemi di difesa missilistica, oltre ad altri sistemi di uso speciale. <\/p>\n

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\"Sistemi<\/p>\n

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Il primo computer \"Elbrus\" fu completato nel 1978. Aveva un'architettura modulare e poteva includere da 1 a 10 processori basati su circuiti a media integrazione. Le prestazioni di questa macchina raggiungevano i 15 milioni di operazioni al secondo. La quantit\u00e0 di memoria operativa, comune a tutti i 10 processori, ammontava fino a 2 alla 20\u00aa potenza di parole macchina, ovvero 64 MB. <\/p>\n

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Successivamente si scopr\u00ec che molte delle tecnologie utilizzate nello sviluppo dell'\"Elbrus\" erano nel contempo ricercate nel mondo, ed erano studiate dalla International Business Machine (IBM), ma i lavori su questi progetti, a differenza di quanto avvenuto per l'\"Elbrus\", non furono mai conclusi e non portarono alla creazione di un prodotto finito. <\/p>\n

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Secondo le parole di Vsevolod Burcev, gli ingegneri sovietici cercavano di applicare le pi\u00f9 avanzate esperienze sia di sviluppatori nazionali che stranieri. L'architettura dei computer \"Elbrus\" fu influenzata anche dai computer della Burroughs, dai progetti della Hewlett-Packard, e dall'esperienza dei progettisti del BESM-6.<\/p>\n

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Tuttavia, molte delle soluzioni erano originali. Ci\u00f2 che era pi\u00f9 interessante nell'\"Elbrus-1\" era proprio la sua architettura. <\/p>\n

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Il supercomputer creato divenne il primo in URSS a utilizzare un'architettura superscalare. L'uso massiccio di processori superscalari all'estero inizi\u00f2 solo negli anni '90 con l'emergere di processori Intel Pentium accessibili sul mercato.<\/p>\n

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Inoltre, per organizzare il trasferimento dei flussi di dati tra i dispositivi periferici e la memoria operativa, nel computer potevano essere utilizzati processori di input-output speciali. All'interno del sistema, potevano esserci fino a quattro di questi processori, che operavano in parallelo con il processore centrale e disponevano di una propria memoria dedicata.<\/p>\n

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Elbrus-2<\/h3>\n

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Nel 1985, l'\"Elbrus\" ricevette il suo logico seguito e fu creato e avviato in produzione in serie il computer \"Elbrus-2\". In termini di architettura, differiva poco dal suo predecessore, ma utilizzava una nuova base elementare, che permise di aumentare quasi di 10 volte la prestazione totale \u2013 da 15 milioni di operazioni al secondo a 125 milioni. La memoria operativa del computer aument\u00f2 a 16 milioni di parole a 72 bit, ovvero 144 MB. La massima larghezza di banda dei canali di input-output dell'\"Elbrus-2\" era di 120 MB\/s.<\/p>\n

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\u00abElbrus-2\u00bb \u00e8 stato ampiamente utilizzato nei centri di ricerca nucleare a Chelyabinsk-70 e ad Arzamas-16 nel Centro di Controllo, nel sistema di difesa A-135, cos\u00ec come in altri siti militari.<\/p>\n

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La creazione dell'\u00abElbrus\u00bb \u00e8 stata debitamente apprezzata dai leader dell'Unione Sovietica. Molti ingegneri sono stati premiati con onorificenze e medaglie. Il progettista capo Vsevolod Burcev e altri specialisti hanno ricevuto premi di stato. E Boris Babayan \u00e8 stato insignito dell'Ordine della Rivoluzione d'Ottobre.<\/p>\n

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Questi premi sono pi\u00f9 che meritati, Boris Babayan ha detto in seguito: <\/p>\n

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Nel 1978 abbiamo realizzato la prima macchina superscalare, Elbrus-1. Attualmente in Occidente si stanno producendo solo superscalari di questo tipo di architettura. Il primo superscalare in Occidente \u00e8 apparso nel 1992, mentre il nostro \u00e8 stato creato nel 1978. Inoltre, la variante di superscalare che abbiamo realizzato \u00e8 analoga al Pentium Pro, che Intel ha prodotto nel 1995.<\/p><\/blockquote>\n

Queste parole sulla primazia storica sono confermate anche negli USA, Kit Defenderoff, sviluppatore del Motorola 88110, uno dei primi processori superscalar occidentali, ha scritto: <\/p>\n

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Nel 1978, quasi 15 anni prima dell'arrivo dei primi processori superscalari occidentali, l'Elbrus-1 utilizzava una CPU in grado di eseguire due istruzioni per ciclo, modificando l'ordine di esecuzione delle istruzioni, rinominando i registri e eseguendo sulla base di previsioni.<\/p><\/blockquote>\n

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Elbrus-3<\/h3>\n

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Era il 1986 e quasi subito dopo il completamento dei lavori sul secondo \u00abElbrus\u00bb, presso l'ITMiVT \u00e8 iniziato lo sviluppo di un nuovo sistema, \u00abElbrus-3\u00bb, utilizzando un'architettura di processore fondamentalmente nuova. Questo approccio \u00e8 stato definito da Boris Babayan come \u00abpost-superscalar\u00bb. Proprio questa architettura, poi chiamata VLIW\/EPIC, sarebbe stata utilizzata in futuro (a met\u00e0 degli anni '90) dai processori Intel Itanium (mentre in URSS tali sviluppi sono iniziati nel 1986 e si sono conclusi nel 1991).<\/p>\n

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In questo complesso computazionale sono state per la prima volta realizzate idee di gestione esplicita del parallelismo delle operazioni attraverso il compilatore.<\/p>\n

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Nel 1991 \u00e8 stato rilasciato il primo e, purtroppo, unico computer \u00abElbrus-3\u00bb, che non \u00e8 stato possibile completare e, dopo il crollo dell'Unione Sovietica, divenne inutile, e gli sviluppi e i piani rimasero sulla carta. <\/p>\n

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Le premesse per una nuova architettura<\/h3>\n

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Il team che ha lavorato presso l'ITMiVT alla creazione dei supercomputer sovietici non si \u00e8 sciolto, ma ha continuato a lavorare come azienda separata sotto il nome di MCST (Centro Moscovita delle Tecnologie SPARC). All'inizio degli anni '90, \u00e8 iniziata una collaborazione attiva tra MCST e Sun Microsystems, dove il personale di MCST ha partecipato allo sviluppo del microprocessore UltraSPARC.<\/p>\n

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Proprio in questo periodo \u00e8 nato il progetto dell'architettura E2K, che inizialmente era finanziato dalla Sun. In seguito, il progetto \u00e8 diventato completamente indipendente e tutta la propriet\u00e0 intellettuale su di esso \u00e8 rimasta al team di MCST.<\/p>\n

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Se avessimo continuato a lavorare con Sun in questo settore, tutto sarebbe appartenuto a Sun. Sebbene il 90% del lavoro fosse stato completato prima della comparsa di Sun. (Boris Babayan)<\/p><\/blockquote>\n

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Architettura E2K<\/h2>\n

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Quando discutiamo dell'architettura dei processori 'Elbrus', molto spesso sentiamo dai nostri colleghi dell'industria IT le seguenti affermazioni:<\/p>\n

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\u00abElbrus \u00e8 un'architettura RISC\u00bb
\n\u00abElbrus \u00e8 un'architettura EPIC\u00bb
\n\u00abElbrus \u00e8 un'architettura SPARC\u00bb<\/p><\/blockquote>\n

In realt\u00e0, nessuna di queste affermazioni \u00e8 completamente corretta e, se lo \u00e8, lo \u00e8 solo in parte.<\/p>\n

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L'architettura E2K \u00e8 un'architettura di processore originale e separata, le principali qualit\u00e0 dell'E2K sono l'efficienza energetica e la straordinaria scalabilit\u00e0, raggiunte attraverso la definizione di esplicito parallellismo delle operazioni. L'architettura E2K \u00e8 stata sviluppata dal team di MCST e si basa su un'architettura post-supercalar (in stile EPIC) con alcune influenze dell'architettura SPARC (con un passato RISC). In questo processo, MCST ha partecipato direttamente alla creazione di tre delle quattro architetture di base (Supercalar, post-supercalar e SPARC). Il mondo \u00e8 davvero piccolo.<\/p>\n

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Per evitare confusione in futuro, abbiamo disegnato un semplice schema che, sebbene semplificato, mostra in modo molto chiaro le origini dell'architettura E2K.<\/p>\n

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\"Sistemi<\/p>\n

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Ora parliamo ancora un po' del nome dell'architettura, per il quale ci sono anche delle incomprensioni. <\/p>\n

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In diverse fonti \u00e8 possibile trovare i seguenti nomi per questa architettura: \"E2K\", \"Elbrus\", \"Elbrus 2000\", ELBRUS (\"ExpLicit Basic Resources Utilization Scheduling\", cio\u00e8 pianificazione esplicita dell'uso delle risorse fondamentali). Tutti questi nomi si riferiscono alla stessa architettura, ma nella documentazione tecnica ufficiale e nei forum tecnici per designare l'architettura si utilizza il termine E2K; pertanto, in futuro, quando ci riferiamo all'architettura del processore utilizzeremo il termine \"E2K\", mentre per un specifico processore utilizzeremo il nome \"Elbrus\".<\/p>\n

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Caratteristiche tecniche dell'architettura E2K<\/h3>\n

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Nelle architetture tradizionali di tipo RISC o CISC (x86, PowerPC, SPARC, MIPS, ARM), un flusso di istruzioni viene inviato al processore, progettato per un'esecuzione sequenziale. Il processore pu\u00f2 rilevare operazioni indipendenti e avviarle in parallelo (supercalarit\u00e0) e persino modificare il loro ordine (esecuzione fuori ordine). Tuttavia, l'analisi dinamica delle dipendenze e il supporto per l'esecuzione fuori ordine hanno delle limitazioni nel numero di istruzioni che possono essere avviate e analizzate in un singolo ciclo. Inoltre, i componenti all'interno del processore consumano una quantit\u00e0 significativa di energia, e una loro implementazione complessa talvolta porta a problemi di stabilit\u00e0 o sicurezza.<\/p>\n

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Nell'architettura E2K, il compito principale di analisi delle dipendenze e ottimizzazione dell'ordine delle operazioni \u00e8 affidato al compilatore. Al processore vengono inviate cosiddette istruzioni ampie, in ciascuna delle quali sono codificate le istruzioni per tutte le unit\u00e0 di esecuzione del processore, che devono essere avviate in quel ciclo. Non \u00e8 richiesto al processore di analizzare le dipendenze tra gli operandi o di riordinare le operazioni tra le istruzioni ampie: tutto ci\u00f2 viene gestito dal compilatore, in base all'analisi del codice sorgente e alla pianificazione delle risorse del processore. Di conseguenza, la parte hardware del processore pu\u00f2 essere pi\u00f9 semplice ed efficiente.<\/p>\n

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Il compilatore \u00e8 in grado di analizzare il codice sorgente in modo molto pi\u00f9 accurato rispetto all'hardware di un processore RISC\/CISC, e di scoprire un numero maggiore di operazioni indipendenti. Pertanto, nell'architettura E2K sono presenti pi\u00f9 unit\u00e0 di esecuzione che lavorano in parallelo rispetto alle architetture tradizionali.<\/p>\n

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Attuali capacit\u00e0 dell'architettura E2K:<\/p>\n

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