{"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\/ro\/blog\/administrirovanie\/shd-aerodisk-na-otechestvennyh-protsessorah-elbrus-8s","title":{"rendered":"SCD AERODISK pe procesoare autohtone Elbrus 8C","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"SCD<\/p>\n

<\/p>\n

Bun\u0103, cititori ai Habr. Vrem s\u0103 \u00eemp\u0103rt\u0103\u0219im o veste extrem de pl\u0103cut\u0103. \u00cen sf\u00e2r\u0219it, am a\u0219teptat lansarea \u00een serie a noii genera\u021bii de procesoare ruse\u0219ti Elbrus 8S. Lansarea oficial\u0103 \u00een serie ar fi trebuit s\u0103 \u00eenceap\u0103 \u00eenc\u0103 din 2016, dar, de fapt, produc\u021bia de mas\u0103 a \u00eenceput abia \u00een 2019 \u0219i, \u00een prezent, au fost produse deja aproximativ 4000 de procesoare.<\/p>\n

<\/p>\n

Practic imediat dup\u0103 \u00eenceperea produc\u021biei \u00een serie, aceste procesoare au ap\u0103rut \u0219i la noi \u00een Aerodisk, pentru care dorim s\u0103 mul\u021bumim \u00een mod special companiei NORSI-TRANS, care ne-a oferit cu generozitate platforma sa hardware Yacht UVM, care suport\u0103 procesoarele Elbrus 8S, pentru a realiza portarea p\u0103r\u021bii software a sistemului de stocare. Aceasta este o platform\u0103 modern\u0103, care \u00eendepline\u0219te toate cerin\u021bele MCST. \u00cen prezent, platforma este utilizat\u0103 de consumatorii speciali \u0219i operatorii de telecomunica\u021bii pentru a asigura executarea ac\u021biunilor stabilite \u00een desf\u0103\u0219urarea activit\u0103\u021bilor operative de investiga\u021bie. <\/p>\n

<\/p>\n

\u00cen acest moment, portarea a fost finalizat\u0103 cu succes \u0219i deja acum sistemul de stocare AERODISK este disponibil \u00een variant\u0103 cu procesoare autohtone Elbrus. <\/p>\n

<\/p>\n

\u00cen acest articol, v\u0103 vom povesti despre procesoarele \u00een sine, despre istoria lor, arhitectura \u0219i, desigur, despre implementarea noastr\u0103 a sistemului de stocare pe Elbrus.<\/p>\n

<\/a><\/noindex><\/p>\n

Istoria<\/h2>\n

<\/p>\n

Istoria procesoarelor Elbrus \u00ee\u0219i are originile \u00een vremea Uniunii Sovietice. \u00cen 1973, la Institutul de mecanic\u0103 de precizie \u0219i tehnica de calcul S.A. Lebedev (cel cu adev\u0103rat numit dup\u0103 Serghei Lebedev, care a condus anterior dezvoltarea primului computer sovietic MESM, iar mai t\u00e2rziu BESM) a \u00eenceput dezvoltarea complexelor de calcul multiprocesoare numite \u201eElbrus\u201d. Dezvoltarea a fost condus\u0103 de Vsevolod Sergeevich Burtsov, iar Boris Artashesovich Babayan a participat activ la aceast\u0103 dezvoltare, fiind unul dintre adjunc\u021bii principalului constructor. <\/p>\n

<\/p>\n

\"SCD
\nVsevolod Sergeevich Burtsov<\/em><\/p>\n

<\/p>\n

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

<\/p>\n

Principalul beneficiar al proiectului a fost, desigur, for\u021bele armate ale URSS, iar aceast\u0103 serie de calculatoare a fost utilizat\u0103 cu succes \u00een crearea centrelor de calcul \u0219i a sistemelor de tragere pentru sistemele de ap\u0103rare \u00eempotriva rachetelor, precum \u0219i a altor sisteme de destina\u021bie special\u0103. <\/p>\n

<\/p>\n

\"SCD<\/p>\n

<\/p>\n

Primul computer \"Elbrus\" a fost finalizat \u00een 1978. Acesta avea o arhitectur\u0103 modular\u0103 \u0219i putea include de la 1 la 10 procesoare bazate pe circuite de integrare medie. Viteza de calcul a acestei ma\u0219ini ajungea la 15 milioane de opera\u021bii pe secund\u0103. Volumul de memorie RAM, care era comun pentru toate cele 10 procesoare, era de p\u00e2n\u0103 la 2 la puterea 20 de cuvinte ma\u0219in\u0103 sau 64 MB. <\/p>\n

<\/p>\n

Mai t\u00e2rziu s-a descoperit c\u0103 multe dintre tehnologiile folosite la dezvoltarea \"Elbrus\" erau investigate \u00een aceea\u0219i perioad\u0103 \u00een lume, compania International Business Machine (IBM) fiind implicat\u0103 \u00een aceste cercet\u0103ri, dar lucr\u0103rile la aceste proiecte, spre deosebire de cele la \"Elbrus\", nu au fost finalizate \u0219i nu au condus \u00een cele din urm\u0103 la crearea unui produs complet. <\/p>\n

<\/p>\n

Potrivit lui Vsevolod Bur\u021bev, inginerii sovietici au \u00eencercat s\u0103 aplice cele mai avansate experien\u021be at\u00e2t din cercet\u0103rile interne, c\u00e2t \u0219i din cele interna\u021bionale. Arhitectura computerelor \"Elbrus\" a fost influen\u021bat\u0103 \u0219i de computerele companiei Burroughs, de dezvolt\u0103rile Hewlett-Packard, precum \u0219i de experien\u021ba dezvoltatorilor BECM-6.<\/p>\n

<\/p>\n

Dar, \u00een acela\u0219i timp, multe dintre dezvolt\u0103ri au fost originale. Cel mai interesant aspect al \"Elbrus-1\" era tocmai arhitectura sa. <\/p>\n

<\/p>\n

Supercomputerul creat a devenit prima EVM \u00een URSS care aplica arhitectura superscalar\u0103. Utilizarea pe scar\u0103 larg\u0103 a procesoarelor superscalare \u00een str\u0103in\u0103tate a \u00eenceput abia \u00een anii '90, odat\u0103 cu apari\u021bia pe pia\u021b\u0103 a procesoarelor Intel Pentium accesibile.<\/p>\n

<\/p>\n

\u00cen plus, pentru organizarea transferului de fluxuri de date \u00eentre dispozitivele periferice \u0219i memoria RAM, \u00een computer puteau fi folosite procesoare speciale de intrare-ie\u0219ire. \u00cen sistem puteau fi p\u00e2n\u0103 la patru astfel de procesoare, care func\u021bionau \u00een paralel cu procesorul central \u0219i dispuneau de propria memorie dedicat\u0103.<\/p>\n

<\/p>\n

Elbrus-2<\/h3>\n

<\/p>\n

\u00cen 1985, \"Elbrus\" a primit continuarea sa logic\u0103, fiind creat \u0219i trimis la produc\u021bia \u00een serie computerul \"Elbrus-2\". Din punct de vedere al arhitecturii, acesta nu difer\u0103 semnificativ de predecesorul s\u0103u, dar folosea o nou\u0103 baz\u0103 de elemente, ceea ce a permis s\u0103 creasc\u0103 de aproape 10 ori performan\u021ba total\u0103 \u2013 de la 15 milioane de opera\u021bii pe secund\u0103 la 125 milioane. Volumul de memorie RAM al computerului a crescut la 16 milioane de cuvinte de 72 de bi\u021bi sau 144 MB. Capacitatea maxim\u0103 de transfer a canalelor de intrare-ie\u0219ire pentru \"Elbrus-2\" era de 120 MB\/s.<\/p>\n

<\/p>\n

\u201eElbrus-2\u201d a fost folosit activ \u00een centrele de cercetare nuclear\u0103 din Chelyabinsk-70 \u0219i Arzam\u00e1s-16, \u00een Centrul de Control al Zborurilor, \u00een sistemul de Ap\u0103rare Aerian\u0103 A-135, precum \u0219i \u00een alte obiective militare.<\/p>\n

<\/p>\n

Crearea \u201eElbrus\u201d a fost pe deplin apreciat\u0103 de conduc\u0103torii Uniunii Sovietice. Mul\u021bi ingineri au fost distin\u0219i cu ordine \u0219i medalii. Constructorul-\u0219ef Vsevolod Bur\u021bev \u0219i un grup de al\u021bi speciali\u0219ti au primit premii de stat. Boris Babayan a fost decorat cu Ordinul Revolu\u021biei din Octombrie.<\/p>\n

<\/p>\n

Aceste premii sunt mai mult dec\u00e2t meritate, Boris Babayan a spus mai t\u00e2rziu: <\/p>\n

<\/p>\n

\u201e\u00cen anul 1978, am creat prima ma\u0219in\u0103 supercalar\u0103, Elbrus-1. Acum, \u00een Occident, se fac supercalaruri doar de aceast\u0103 arhitectur\u0103. Prima supercalar\u0103 din Occident a ap\u0103rut \u00een anul 1992, a noastr\u0103 \u00een 1978. \u00cen plus, acel tip de supercalar pe care l-am creat noi este similar cu Pentium Pro, pe care Intel l-a realizat \u00een 1995.\u201d<\/p><\/blockquote>\n

Aceste cuvinte despre prima istoric\u0103 sunt confirmate \u0219i \u00een Statele Unite, Keith Diefendorf, dezvoltator al Motorola 88110, unul dintre primele procesoare superclari din Occident, a scris: <\/p>\n

<\/p>\n

\u201e\u00cen 1978, cu aproape 15 ani \u00eenainte ca primele procesoare supercilare din Occident s\u0103 apar\u0103, Elbrus-1 folosea un procesor capabil s\u0103 execute dou\u0103 comenzi pe ciclu, cu rearanjarea execu\u021biei comenzii, redenumirea registrelor \u0219i execu\u021bia bazat\u0103 pe presupuneri.\u201d<\/p><\/blockquote>\n

<\/p>\n

Elbrus-3<\/h3>\n

<\/p>\n

Era 1986, iar aproape imediat dup\u0103 finalizarea lucr\u0103rilor la al doilea \u201eElbrus\u201d, la ITMiVT a \u00eenceput dezvoltarea unui nou sistem \u201eElbrus-3\u201d, folosind o arhitectur\u0103 de procesor complet nou\u0103. Aceast\u0103 abordare a fost numit\u0103 de Boris Babayan \u201epost-supercalar\u201d. Aceast\u0103 arhitectur\u0103, numit\u0103 ulterior VLIW\/EPIC, a fost folosit\u0103 ulterior (\u00een mijlocul anilor '90) de procesoarele Intel Itanium (iar \u00een URSS, aceste dezvolt\u0103ri au \u00eenceput \u00een 1986 \u0219i s-au finalizat \u00een 1991).<\/p>\n

<\/p>\n

\u00cen acest complex computa\u021bional, pentru prima dat\u0103, au fost realizate idei de gestionare explicit\u0103 a paralelismului opera\u021biunilor prin intermediul compilatorului.<\/p>\n

<\/p>\n

\u00cen 1991 a fost lansat primul \u0219i, din p\u0103cate, singurul computer \u201eElbrus-3\u201d, care nu a putut fi finalizat, iar dup\u0103 descompunerea Uniunii Sovietice a devenit inutil, iar dezvolt\u0103rile \u0219i planurile au r\u0103mas doar pe h\u00e2rtie. <\/p>\n

<\/p>\n

Premisele unei noi arhitecturi<\/h3>\n

<\/p>\n

Echipa care a lucrat \u00een ITMiVT la crearea supercomputerelor sovietice nu s-a desfiin\u021bat, ci a continuat activitatea ca o companie separat\u0103 sub numele de MCTS (Centrul Moscovit de Tehnologii SPARC). La \u00eenceputul anilor '90, a \u00eenceput o colaborare activ\u0103 \u00eentre MCTS \u0219i Sun Microsystems, \u00een cadrul c\u0103reia echipa MCTS a participat la dezvoltarea microprocesorului UltraSPARC.<\/p>\n

<\/p>\n

\u00cen aceast\u0103 perioad\u0103 a ap\u0103rut proiectul arhitecturii E2K, care a fost ini\u021bial finan\u021bat de compania Sun. Ulterior, proiectul a devenit complet independent \u0219i \u00eentreaga proprietate intelectual\u0103 asupra acestuia a r\u0103mas la echipa MCTS.<\/p>\n

<\/p>\n

\u201eDac\u0103 am fi continuat s\u0103 colabor\u0103m cu Sun \u00een acest domeniu, totul ar fi fost al lui Sun. De\u0219i 90% din munc\u0103 a fost realizat\u0103 \u00eenainte de apari\u021bia Sun.\u201d (Boris Babayan)<\/p><\/blockquote>\n

<\/p>\n

Arhitectura E2K<\/h2>\n

<\/p>\n

C\u00e2nd discut\u0103m despre arhitectura procesoarelor \u201eElbrus\u201d, foarte des de la colegii no\u0219tri din industria IT auzim urm\u0103toarele afirma\u021bii:<\/p>\n

<\/p>\n

\u201eElbrus este o arhitectur\u0103 RISC\u201d
\n\u201eElbrus este o arhitectur\u0103 EPIC\u201d
\n\u201eElbrus este o arhitectur\u0103 SPARC\u201d<\/p><\/blockquote>\n

\u00cen realitate, niciuna dintre aceste afirma\u021bii nu este complet corect\u0103, \u0219i dac\u0103 este, atunci doar par\u021bial.<\/p>\n

<\/p>\n

Arhitectura E2K este o arhitectur\u0103 de procesor original\u0103, principalele calit\u0103\u021bi ale E2K fiind eficien\u021ba energetic\u0103 \u0219i scalabilitatea excelent\u0103, realizate prin definirea explicit\u0103 a paralelismului opera\u021biunilor. Arhitectura E2K a fost dezvoltat\u0103 de echipa MCTS \u0219i se bazeaz\u0103 pe arhitectura post-supercalar\u0103 (\u00een stil EPIC) cu o influen\u021b\u0103 anumit\u0103 din arhitectura SPARC (cu un trecut RISC). \u00cen crearea a trei din cele patru arhitecturi de baz\u0103 (Superscalar, post-supercalar \u0219i SPARC), MCTS a avut o contribu\u021bie direct\u0103. Lumea este, \u00eentr-adev\u0103r, mic\u0103.<\/p>\n

<\/p>\n

Pentru a evita confuziile \u00een continuare, am desenat un simplu schelet care, de\u0219i simplificat, ilustreaz\u0103 foarte clar r\u0103d\u0103cinile arhitecturii E2K.<\/p>\n

<\/p>\n

\"SCD<\/p>\n

<\/p>\n

Acum, \u00eenc\u0103 pu\u021bin despre denumirea arhitecturii, despre care exist\u0103 de asemenea ne\u00een\u021belegeri. <\/p>\n

<\/p>\n

\u00cen diferite surse, putem \u00eent\u00e2lni urm\u0103toarele denumiri ale acestei arhitecturi: \u201eE2K\u201d, \u201eElbrus\u201d, \u201eElbrus 2000\u201d, ELBRUS (\u201eExpLicit Basic Resources Utilization Scheduling\u201d, adic\u0103 planificarea explicit\u0103 a utiliz\u0103rii resurselor de baz\u0103). Toate aceste denumiri se refer\u0103 la acela\u0219i lucru \u2013 arhitectura, dar \u00een documenta\u021bia tehnic\u0103 oficial\u0103, precum \u0219i pe forumurile tehnice, se folose\u0219te denumirea E2K pentru a desemna arhitectura; prin urmare, de acum \u00eenainte, c\u00e2nd ne referim la arhitectura procesorului, folosim termenul \u201eE2K\u201d, iar c\u00e2nd ne referim la un procesor specific, folosim denumirea \u201eElbrus\u201d.<\/p>\n

<\/p>\n

Caracteristicile tehnice ale arhitecturii E2K<\/h3>\n

<\/p>\n

\u00cen arhitecturile tradi\u021bionale de tip RISC sau CISC (x86, PowerPC, SPARC, MIPS, ARM), un flux de instruc\u021biuni este introdus \u00een procesor, care este destinat execut\u0103rii secven\u021biale. Procesorul poate detecta opera\u021biuni independente \u0219i le poate lansa paralel (superscalabilitate) \u0219i chiar poate schimba ordinea acestora (execu\u021bie \u00een afara ordinii). Cu toate acestea, analiza dinamic\u0103 a dependen\u021belor \u0219i suportul execu\u021biei \u00een afara ordinii are propriile limit\u0103ri \u00een ceea ce prive\u0219te num\u0103rul de instruc\u021biuni lansate \u0219i analizate \u00eentr-un singur ciclu. \u00cen plus, blocurile corespunz\u0103toare din interiorul procesorului consum\u0103 o cantitate considerabil\u0103 de energie, iar implementarea lor complex\u0103 poate duce uneori la probleme de stabilitate sau de securitate.<\/p>\n

<\/p>\n

\u00cen arhitectura E2K, analiza dependen\u021belor \u0219i optimizarea ordinii opera\u021biunilor sunt preluate de compilator. Procesorului \u00eei sunt prezentate a\u0219a-numitele comenzi largi, \u00een fiecare dintre care sunt codificate instruc\u021biuni pentru toate unit\u0103\u021bile de execu\u021bie ale procesorului, care trebuie s\u0103 fie lansate \u00een acel ciclu. Procesorul nu trebuie s\u0103 analizeze dependen\u021bele dintre operanzi sau s\u0103 schimbe opera\u021biile \u00eentre comenzile largi: toate acestea sunt efectuate de compilator, baz\u00e2ndu-se pe analiza codului surs\u0103 \u0219i pe planificarea resurselor procesorului. Drept urmare, componenta hardware a procesorului poate fi mai simpl\u0103 \u0219i mai economic\u0103.<\/p>\n

<\/p>\n

Compilatorul este capabil s\u0103 analizeze codul surs\u0103 mult mai atent dec\u00e2t hardware-ul procesorului RISC\/CISC \u0219i s\u0103 g\u0103seasc\u0103 mai multe opera\u021biuni independente. De aceea, \u00een arhitectura E2K exist\u0103 mai multe unit\u0103\u021bi de execu\u021bie care opereaz\u0103 \u00een paralel dec\u00e2t \u00een arhitecturile tradi\u021bionale.<\/p>\n

<\/p>\n

Capacit\u0103\u021bile actuale ale arhitecturii E2K:<\/p>\n

<\/p>\n